镁合金表面磁场辅助磷化处理技术的研究

发布时间：2017-08-20 05:24

  本文关键词：镁合金表面磁场辅助磷化处理技术的研究

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【摘要】：虽然镁合金的密度只有钢铁密度的百分之二十五,但是镁合金的比强度却明显高于钢。作为当代工业中最轻的金属材料之一,镁合金同时具有良好的铸造性能、切削加工性能,焊接强度较大、弹性模量较低且具有较好的电磁屏蔽性能等优点,因此广泛应用于航空航天、军工、交通等领域。由于镁的电极电位较低,因此其化学稳定性很差,抗腐蚀能力差成为制约其应用的一个重要难点。镁的电化学活性和其他金属材料不同,主要表现于金属镁在空气中其表面能迅速形成具有一定保护能力的氧化膜层。由于形成的膜层疏松多孔、附着力差以及不够均匀,因此无法提供令人满意的抗腐蚀保护能力。因此,镁合金的腐蚀防护技术的发展变得极其重要。 改善镁合金抗腐蚀能力的有效途径之一就是在其表面形成一层隔离外界环境的保护膜。化学转化处理是一种高效、经济,容易实现且能实现工厂化的重要处理方法。本文中运用磷酸盐转化处理工艺对AZ91D镁合金进行表面处理,通过正交试验法对不同比例组成的转化处理液进行实验,通过电化学测试,评判各种组合下经过转化处理的镁合金磷化膜的抗腐蚀能力,从而选出最佳的转化处理配方。在镁合金进行表面磷化处理过程中,引入旋转磁场进行辅助。研究不同的磁场条件对镁合金表面磷化膜的耐腐蚀能力及表面形貌结构的影响,分析了不同磁场条件下磷化膜的耐腐蚀能力及表面形貌的特点。结果表明：辅助磁场对镁合金表面形貌及结构有一定积极影响,在一定范围内,辅助磁场转速越高,表面磷化膜越均匀、致密且含磷量越高,且其抗腐蚀能力也越高,超过最佳转速后,对镁合金表面磷化膜质量具有消极作用。 针对传统镁合金化学转化膜裂纹尺寸大、耐腐蚀性差等问题,本文在磷化膜的基础上研究了两种复合膜的制备方法,分别是镁合金磷化膜／氮化硅复合膜和镁合金磷化膜／超疏水复合膜。复合膜的制备流程是首先运用镁合金表面磷酸盐转化处理,再运用PECVD工艺和电沉积工艺获得复合膜结构。通过物理及电化学测试,分析对比测试结果证明复合膜能够弥补镁合金表面磷化膜的物理缺陷,获得较为平整、结构紧密的膜层,同时复合膜使镁合金的抗腐蚀能力又得到了提升。
【关键词】：镁合金 磁场 耐蚀性 超疏水
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-28
• 1.1 镁及镁合金概述9-13
• 1.2 镁合金的腐蚀特性概述13-21
• 1.2.1 镁合金的腐蚀机理13-17
• 1.2.2 镁合金的腐蚀类型17-20
• 1.2.3 镁合金腐蚀行为的影响因素20-21
• 1.3 镁合金的腐蚀防护技术21-25
• 1.3.1 镁合金表面处理方法21-23
• 1.3.2 化学转化处理技术23-25
• 1.3.3 气相沉积技术25
• 1.4 本文主要研究内容25-28
• 2 实验材料及研究方案28-44
• 2.1 镁合金试样的制备28
• 2.2 实验试剂及设备28-30
• 2.3 实验方案30-36
• 2.3.1 镁合金的表面预处理30-31
• 2.3.2 镁合金表面磁场辅助磷化处理31-34
• 2.3.3 镁合金表面复合膜的制备34-36
• 2.4 测试和分析方法36-44
• 2.4.1 扫描电子显微镜36-37
• 2.4.2 电化学测试37-40
• 2.4.3 扫描开尔文探针显微镜40-41
• 2.4.4 超疏水接触角的测试41-44
• 3 镁合金表面磷化处理技术的研究44-61
• 3.1 镁合金表面磷化处理的工艺研究44-47
• 3.1.1 镁合金表面磷化处理的工艺流程44-45
• 3.1.2 镁合金磷化处理的正交试验法45-47
• 3.2 镁合金磷化处理正交试验的结果及分析47-55
• 3.2.1 镁合金表面磷化膜的二维形貌47-50
• 3.2.2 镁合金表面磷化膜的三维形貌50-53
• 3.2.3 镁合金表面磷化膜的耐蚀性分析53-55
• 3.3 磁场辅助下镁合金表面磷化处理技术的研究55-59
• 3.3.1 磁场辅助镁合金表面磷化膜的制备55-56
• 3.3.2 磁场辅助镁合金表面磷化膜的形貌分析56-57
• 3.3.3 磁场辅助镁合金表面磷化膜的电化学测试57-59
• 3.4 本章小结59-61
• 4 镁合金表面复合膜的研究61-77
• 4.1 镁合金表面磷化膜/氮化硅复合膜的研究61-66
• 4.1.1 镁合金表面磷化膜/氮化硅复合膜的制备61-62
• 4.1.2 镁合金表面磷化膜/氮化硅复合膜的形貌分析62-65
• 4.1.3 镁合金表面磷化膜/氮化硅复合膜的表面电位测试65
• 4.1.4 镁合金转化膜及复合膜的电化学极化曲线测试65-66
• 4.2 镁合金表面磷化膜/超疏水复合膜的研究66-76
• 4.2.1 镁合金表面磷化膜/超疏水复合膜的制备66-67
• 4.2.2 镁合金表面磷化膜/超疏水复合膜的形貌分析67-68
• 4.2.3 镁合金表面磷化膜/超疏水复合膜的接触角测试68-72
• 4.2.4 镁合金表面磷化膜/超疏水复合膜的动态腐蚀测试72-76
• 4.3 本章小结76-77
• 结论77-79
• 参考文献79-84
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文84-85
• 致谢85

【参考文献】

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本文编号：704844