镁合金钛锆盐转化膜的制备与性能研究

发布时间：2017-08-16 07:09

  本文关键词：镁合金钛锆盐转化膜的制备与性能研究

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【摘要】：本文研究在AZ31B镁合金表面制备钛锆盐化学转化膜的处理工艺以及转化液的配方组成。以氟锆酸钾和氟钛酸钾作为成膜主盐,加入硫酸镁、单宁酸以及氟化钠配制成转化处理液,研究了镁合金锆盐以及钛盐转化膜制备工艺,并且进行了成膜工艺参数对转化膜耐蚀性影响的研究。以此为基础采用正交试验,在镁合金表面制备出致密均匀的镁合金钛锆盐转化膜。用电化学工作站,能谱(EDS),X射线光电子能谱仪(XPS),扫描电子显微镜(SEM)和表面性能测量仪等分析测试手段对化学转化膜的耐蚀性、表面成分和形貌进行测试和表征。钛盐化学转化膜成膜最佳工艺参数为:K_2Ti F_6 2~3 g/L,Mg SO_4 2.00 g/L,单宁酸0.01 g/L,Na F 2.0 g/L,在35℃条件下处理10 min。锆盐化学转化膜成膜最佳工艺参数为:K_2Zr F_6 1.75g/L,Mg SO_4 1.00 g/L,单宁酸1.0 g/L,Na F 1.25 g/L,在室温条件下处理10 min。镁合金钛锆转化膜的最佳成膜工艺参数为:K_2Ti F_6 0.75 g/L,K_2Zr F_6 1.75g/L,Mg SO_4 1.00 g/L,单宁酸0.05 g/L,Na F 1.5 g/L,在室温条件下处理10 min。经过电化学工作站测试,表明经过处理的镁合金的极化电阻较空白镁合金有较大幅度的提升,并且其自腐蚀电流降低了两个数量级,自腐蚀电位正移,镁合金的耐蚀性能得到显著的提升。SEM的测试结果表明,镁合金表面钛锆盐、锆盐以及钛盐转化膜表面都呈现均匀的干枯河床状,其中锆盐和钛盐转化膜裂纹的宽度要比钛锆盐转化膜的宽度大一些,而且排列不如钛锆盐转化膜的整齐。EDS和XPS测试结果表明,镁合金钛锆盐转化膜的主要组成元素有Ti、Zr、Al、F、O、C、Na、Mg等,镁合金锆盐转化膜主要组成元素有Mg、O、F、Zr、Al、C、Zn和Mn,镁合金钛盐转化膜主要组成元素有Mg、O、F、Al、C、Zn、Ti和Mn,并且这些元素主要是以有机络合物、金属氧化物、金属氢氧化物以及金属氟化物等物质组成。表面性能测量仪对转化膜表面的粗糙度进行测量,结果表明转化膜算术平均粗糙度(Ra)在0.1μm左右,说明转化膜的均匀性较好。
【关键词】：镁合金 化学转化膜 电化学:耐蚀性能
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 绪论12-21
• 1.1 研究背景12
• 1.2 镁及镁合金概述12-13
• 1.2.1 镁及镁合金的基本性质12
• 1.2.2 镁及镁合金的应用现状12-13
• 1.3 镁合金的腐蚀13-16
• 1.3.1 镁合金腐蚀的基本特性13-15
• 1.3.2 镁合金腐蚀的影响因素15
• 1.3.3 镁合金腐蚀的基本类型15-16
• 1.4 镁合金表面防护技术16-19
• 1.4.1 电镀和化学镀16-17
• 1.4.2 阳极氧化17
• 1.4.3 化学转化膜处理17-19
• 1.4.4 其他新型处理19
• 1.5 研究目的和研究内容19-21
• 1.5.1 研究目的19
• 1.5.2 研究内容19-21
• 第2章 实验材料与研究方法21-25
• 2.1 实验材料21-22
• 2.1.1 镁合金材料21
• 2.1.2 主要化学试剂21-22
• 2.1.3 主要实验仪器22
• 2.2 转化膜的处理工艺22
• 2.3 镁合金的前处理22
• 2.4 转化液配制22-23
• 2.5 转化膜性能测试23-25
• 2.5.1 转化膜电化学测试23
• 2.5.2 转化膜EDS表征23
• 2.5.3 转化膜XPS表征23-24
• 2.5.4 转化膜SEM表征24
• 2.5.5 转化膜粗糙度表征24-25
• 第3章 钛盐转化膜成膜工艺及性能研究25-41
• 3.1 镁合金钛盐转化膜的电化学性能研究25-26
• 3.2 成膜工艺参数对钛盐转化膜电化学性能的影响26-36
• 3.2.1 单宁酸对转化膜腐蚀行为的影响26-28
• 3.2.2 NaF对转化膜腐蚀行为的影响28-29
• 3.2.3 MgSO_4对转化膜腐蚀行为的影响29-31
• 3.2.4 K_2Ti F6对转化膜腐蚀行为的影响31-33
• 3.2.5 成膜温度对转化膜腐蚀行为的影响33-34
• 3.2.6 成膜时间对转化膜腐蚀行为的影响34-35
• 3.2.7 pH对转化膜腐蚀行为的影响35-36
• 3.3 浸泡腐蚀实验36-37
• 3.4 镁合金钛盐转化膜的组成分析37-39
• 3.4.1 钛盐转化膜的EDS表征37-38
• 3.4.2 钛盐转化膜XPS分析38-39
• 3.5 镁合金钛盐转化膜的形貌分析39-40
• 3.5.1 钛盐转化膜SEM表征39-40
• 3.5.2 表面粗糙度分析40
• 3.6 本章小结40-41
• 第4章 锆盐转化膜成膜工艺及性能研究41-56
• 4.1 镁合金锆盐转化膜的电化学性能研究41-42
• 4.2 成膜工艺参数对锆盐转化膜电化学性能的影响42-51
• 4.2.1 单宁酸对转化膜腐蚀行为的影响42-44
• 4.2.2 NaF对转化膜腐蚀行为的影响44-45
• 4.2.3 MgSO_4对转化膜腐蚀行为的影响45-46
• 4.2.4 K_2ZrF_6对转化膜腐蚀行为的影响46-47
• 4.2.5 成膜温度对转化膜腐蚀行为的影响47-49
• 4.2.6 成膜时间对转化膜腐蚀行为的影响49-50
• 4.2.7 pH对转化膜腐蚀行为的影响50-51
• 4.3 浸泡腐蚀实验51-52
• 4.4 镁合金锆盐转化膜的组成分析52-54
• 4.4.1 锆盐转化膜的EDS表征52-53
• 4.4.2 锆盐转化膜XPS分析53-54
• 4.5 镁合金锆盐转化膜的形貌分析54-55
• 4.5.1 锆盐转化膜SEM表征54
• 4.5.2 表面粗糙度分析54-55
• 4.6 本章小结55-56
• 第5章 钛锆盐转化膜成膜工艺及性能研究56-69
• 5.1 镁合金钛锆盐转化膜成膜条件的优化56-59
• 5.1.1 正交试验设计56-57
• 5.1.2 正交试验结果57-58
• 5.1.3 极差分析及最佳工艺的确定58-59
• 5.2 钛锆转化膜的电化学性能研究59-61
• 5.2.1 镁合金钛锆盐转化膜的极化曲线59-60
• 5.2.2 镁合金钛锆盐转化膜的交流阻抗谱60-61
• 5.3 浸泡腐蚀实验61-62
• 5.4 钛锆转化膜EDS分析62-64
• 5.5 钛锆转化膜XPS分析64-66
• 5.6 钛锆转化膜SEM分析66-67
• 5.7 表面粗糙度分析67-68
• 5.8 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果74-75
• 致谢75-76
• 作者简介76

【参考文献】

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1 王天石;何R，

本文编号：681957