聚多巴胺膜层及其与氢氧化镁复合膜层对AZ31镁合金耐蚀性能影响研究

发布时间：2017-08-17 22:32

  本文关键词：聚多巴胺膜层及其与氢氧化镁复合膜层对AZ31镁合金耐蚀性能影响研究

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【摘要】：镁及镁合金是轻金属材料中非常重要的一种材料,具有质轻、比强度-比刚度高、切削加工性能好、铸造性能优良等特点,这就决定镁合金在节约能源、提高加工效率方面有明显优势。随着对镁合金研究的深入,镁合金越来越多的应用于汽车行业、航空天器材、军事国防事业等领域。镁合金的热传导性良好、导电性优良、电磁屏蔽性很好,使得镁合金在3C产品(计算机、通信、消费电子产品)上的应用日益广泛。但是,镁合金自身化学和电化学性能活泼,导致镁合金易氧化、易腐蚀,从而极大地限制了镁合金的广泛应用。本论文旨在AZ31镁合金表面制备有机/无机复合膜层以提高其耐蚀性能。首先,作者通过在多巴胺溶液中的化学浸渍反应对AZ31镁合金表面进行有机膜修饰,探究在不同多巴胺浓度、不同pH值和反应时间下聚多巴胺膜在镁合金表面的成膜效果,并通过扫描电子显微镜、X射线能量谱、X射线光电子能谱及胶带实验等一系列方法来检测该膜层的性能。结果表明:在pH值为10、多巴胺水溶液浓度为1 mg/mL、反应时间为20-25 h条件下,能得到完整的有机膜层;该膜层为聚多巴胺自组装的产物,与基体的粘结性能良好。其次,作者对通过水热法在AZ31镁合金表面制备耐蚀膜层进行了研究。通过扫描电镜观察,在表面活性剂的协同作用下,不同的水热反应实验制备出了表面为纳米丝状结构、纳米球状结构、微米级的球状和纳米片状双重结构的膜。经XRD表征膜层的主要成分均为Mg(OH)2,且膜层厚度受水热反应温度影响较大。经电化学极化曲线及胶带实验测试表明单纯氢氧化镁膜层的耐蚀性有明显的提高,膜层与AZ31镁合金基体结合性能良好,使材料腐蚀电位正移约250 mV,腐蚀电流密度降低了约2个数量级。最后,结合上述水热法与化学浸渍法,在AZ31镁合金表面制备聚多巴胺/氢氧化镁复合膜层。经电化学极化曲线表征,该复合膜防腐蚀效果最好的是160℃保温6h水热处理结合聚多巴胺成膜,使镁合金腐蚀电位正移约300 mV,腐蚀电流密度降低了约3个数量级,达到较好的防腐蚀保护作用。
【关键词】：镁合金 多巴胺 氢氧化镁 复合膜 耐蚀性
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要3-5
• abstract5-11
• 第一章 绪论11-29
• 1.1 镁及镁合金简介11-14
• 1.1.1 镁合金分类及其特点11-14
• 1.1.2 镁合金的一些应用14
• 1.2 镁合金的腐蚀原理及影响因素14-20
• 1.2.1 镁合金腐蚀机理15-16
• 1.2.2 镁合金腐蚀分类16-18
• 1.2.3 镁合金腐蚀影响因素18-20
• 1.3 镁合金表面防护方法20-24
• 1.3.1 化学转化膜20-22
• 1.3.2 阳极氧化膜22
• 1.3.3 沉积膜层22-24
• 1.3.4 有机镀膜24
• 1.4 多巴胺简介24-26
• 1.5 论文选题的意义和主要研究内容26-29
• 第二章 实验材料与实验方法29-35
• 2.1 实验材料及设备29-32
• 2.1.1 实验材料29
• 2.1.2 实验试剂和仪器29-32
• 2.2 研究方法32-35
• 2.2.1 膜层表面形貌表征32
• 2.2.2 膜层表面成分分析32
• 2.2.3 膜层表面物相分析32
• 2.2.4 腐蚀性能分析32-34
• 2.2.5 膜层与基体结合性测试34-35
• 第三章 聚多巴胺膜层对镁合金耐蚀性的影响35-47
• 3.1 聚多巴胺膜层的制备35-37
• 3.1.1 镁合金试样预处理35
• 3.1.2 聚多巴胺膜层的制备35-37
• 3.2 实验结果与分析37-46
• 3.2.1 实验条件优化选择37-38
• 3.2.2 膜层形貌分析38-39
• 3.2.3 膜层成分分析39-40
• 3.2.4 膜层腐蚀性能分析40-45
• 3.2.5 膜层结合力分析45-46
• 3.3 本章小结46-47
• 第四章 聚多巴胺/氢氧化镁复合膜层对镁合金耐蚀性能的影响47-63
• 4.1 聚多巴胺/氢氧化镁复合膜层制备47-49
• 4.1.1 镁合金试样预处理47-48
• 4.1.2 镁合金表面氢氧化镁膜层制备48
• 4.1.3 镁合金表面聚多巴胺/氢氧化镁复合膜层制备48-49
• 4.2 氢氧化镁膜层制备结果与分析49-58
• 4.2.1 膜层形貌分析49-50
• 4.2.2 膜层相成分分析50-52
• 4.2.3 试样润湿性检测52-53
• 4.2.4 膜层腐蚀性能分析53-57
• 4.2.5 膜层结合力分析57-58
• 4.3 聚多巴胺/氢氧化镁复合膜层耐蚀性能研究58-61
• 4.4 本章小结61-63
• 第五章 结论63-67
• 参考文献67-75
• 致谢75-77
• 攻读硕士期间申请的专利和发表的论文77

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本文编号：691476