氧化石墨烯对AZ31镁合金微弧氧化膜层耐蚀性的影响

发布时间：2017-08-05 09:00

  本文关键词：氧化石墨烯对AZ31镁合金微弧氧化膜层耐蚀性的影响

  更多相关文章： 镁合金 氧化石墨烯 微弧氧化 耐蚀性

【摘要】：镁及镁合金由于其密度低、比强度高等优良的机械性能,被广泛的用于航空航天、汽车和电子等领域。但是由于镁及镁合金的耐蚀性差,限制了其在许多腐蚀环境下的应用。微弧氧化(MAO)作为一种表面处理技术,能在镁、铝和钛等金属表面原位生成一层陶瓷质氧化膜,该氧化膜具有硬度高、耐蚀性和耐磨性好等优点。本文通过Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),并对其进行测试与表征。随后,将其添加到AZ31镁合金MAO所使用的电解液中,从微观结构、相组成和耐蚀性等方面研究了其对MAO膜层性能的影响。主要结论如下：(1)合成的GO的平均粒径和Zeta电位分别为1.14μm和-63.5mV(pH=7)。紫外-可见吸收光谱和X射线衍射结果表明,合成的GO上存在羟基等含氧官能团。(2)开发了一种分两步进行MAO膜层的制备工艺,第一步采用磷酸钠电解液预成膜,第二步采用磷酸氢二钠弱碱性电解液配方。研究了第二步MAO电解液中GO的加入对MAO膜层厚度和耐蚀性等影响。结果表明,电解液中GO的加入会降低MAO膜层的厚度；当电解液中掺入1g/LGO时,MAO膜层的耐蚀性有一定提高；而当电解液中GO的含量为2g/L, MAO膜层的耐蚀性下降。(3)采用分两步进行MAO膜层的制备工艺,第一步仍为强碱性的磷酸钠电解液预成膜,第二步采用磷酸二氢钠弱酸性电解液配方。研究了第二步弱酸性电解液中添加不同浓度的GO,对膜层厚度、微观结构和耐蚀性等方面的影响。结果表明：GO加入降低了MAO膜层的厚度和表面孔隙率。EDS和XPS结果表明GO成功的进入到了MAO膜层,并被部分的还原成了rGO。电化学测试表明,电解液中GO的加入提高了膜层的耐蚀性；其中,当电解液中的GO含量为2g/L时,膜层的耐蚀性最好。
【关键词】：镁合金 氧化石墨烯 微弧氧化 耐蚀性
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-16
• 第一章 绪论16-34
• 1.1 镁及镁合金16
• 1.2 镁合金表面处理技术16-22
• 1.2.1 金属镀层17-18
• 1.2.2 转化膜18
• 1.2.3 氢化物涂层18-19
• 1.2.4 阳极氧化19-20
• 1.2.5 气相沉积20
• 1.2.6 有机/聚合物涂层20-22
• 1.3 微弧氧化22-29
• 1.3.1 微弧氧化过程23-26
• 1.3.2 影响膜层因素26-29
• 1.3.3 膜层特征29
• 1.4 氧化石墨烯29-31
• 1.4.1 石墨烯特性29-30
• 1.4.2 氧化石墨烯特性30-31
• 1.5 选题目的及研究内容31-34
• 第二章 试验方法34-38
• 2.1 试验材料34-35
• 2.1.1 镁合金试样34
• 2.1.2 氧化石墨烯34
• 2.1.3 实验药品及试剂34-35
• 2.2 试验装置及设备35-36
• 2.3 氧化石墨烯的表征36
• 2.4 膜层的性能及表征36-38
• 2.4.1 膜层厚度测试36
• 2.4.2 膜层形貌与元素分析36-37
• 2.4.3 膜层相组成分析37
• 2.4.4 X射线光电子能谱分析(XPS)分析37
• 2.4.5 电化学测试37-38
• 第三章 氯化石墨烯的制备和表征38-42
• 3.1 引言38
• 3.2 氧化石墨烯的制备38-39
• 3.3 结果与讨论39-41
• 3.3.1 粒径及Zeta电位测试39
• 3.3.2 紫外-可见吸收测试39-40
• 3.3.3 X射线衍射仪分析40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 弱碱性电解液中GO对MAO的耐蚀性影响42-56
• 4.1 引言42
• 4.2 弱碱性电解液配方的确定42-48
• 4.2.1 Na_2HPO_4的浓度确定43-45
• 4.2.2 NaF的浓度确定45-46
• 4.2.3 柠檬酸钠的浓度确定46-48
• 4.3 结果与讨论48-53
• 4.3.1 电流-时间曲线48-49
• 4.3.2 膜层的形貌与厚度49-50
• 4.3.3 电化学测试结果50-53
• 4.4 本章小结53-56
• 第五章 弱酸性电解液中GO对MAO膜性能影响56-72
• 5.1 引言56
• 5.2 弱酸性电解液配方的确定56
• 5.3 结果与讨论56-70
• 5.3.1 电流-时间曲线57
• 5.3.2 膜层的形貌与厚度57-58
• 5.3.3 膜层微观结构与元素分析58-62
• 5.3.4 膜层的相组成62-63
• 5.3.5 XPS分析63-65
• 5.3.6 电化学测试结果分析65-70
• 5.4 本章小结70-72
• 第六章 总结论72-74
• 参考文献74-80
• 致谢80-82
• 研究成果及发表的学术论文82-84
• 作者和导师简介84-86
• 附件86-87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 韩强;郭瑞光;;AZ31B镁合金表面钒/锆复合转化膜[J];材料保护;2014年05期

2 陶学伟;王章忠;巴志新;孔时潇;胡期翔;;镁合金离子注入表面改性技术研究进展[J];材料导报;2014年07期

3 李思思;马捷;贾平平;魏建忠;;AZ31镁合金表面化学气相沉积钨涂层工艺及其耐蚀性和耐磨性[J];中国表面工程;2014年01期

4 李宜达;梁敏洁;廖海洪;张晓;;高性能镁合金及其在汽车行业应用的研究进展[J];热加工工艺;2013年10期

5 兰伟;张丁非;;镁合金直接涂装工艺研究[J];轻合金加工技术;2012年05期

6 陶军;龙思远;刘榆;宋东福;;镁合金有机涂层体系研究现状及发展趋势[J];热加工工艺;2011年24期

7 袁广银;章晓波;牛佳林;陶海荣;陈道运;何耀华;蒋W，

本文编号：624041