镁合金表面Ni-P梯度镀层工艺及耐蚀性研究

发布时间：2017-09-10 16:17

  本文关键词：镁合金表面Ni-P梯度镀层工艺及耐蚀性研究

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【摘要】：镁合金的耐蚀性差妨碍了镁合金在各个领域中的广泛应用,复合涂层技术是提高其耐蚀性和使用性能的有效途径。为了提高基体的耐腐蚀性,本文分为两大部分,第一部分是将锡酸盐转化和化学镀Ni-P梯度镀层工艺相结合,在AZ91D镁合金表面制备了锡酸盐转化膜-化学镀Ni-P梯度镀层复合镀层;第二部分是将锡酸盐转化和环氧树脂/SiO_2杂化涂层结合,在AZ91D镁合金表面制备了锡酸盐转化膜-环氧树脂/SiO_2杂化涂层,最终研究了两种复合涂层的制备工艺、组织形貌及耐蚀性能。本文以锡酸盐为主要成分的镁合金化学转化处理工艺,选用氢氧化钠、焦磷酸钠、乙酸钠为添加剂,在AZ91D镁合金上成功制备了锡酸盐转化膜,然后在锡酸盐转化膜的基础上制备Ni-P梯度镀层,通过扫描电镜、X射线衍射、电化学交流阻抗谱及电化学测试等分析方法研究了转化膜-化学镀Ni-P梯度镀层复合镀层的微观组织形貌、成分、物相及化学镀Ni-P梯度镀层的耐蚀机理;制备复合涂层后对式样进行检测。实验结果表明:(1)溶液的PH、锡酸盐浓度、处理时间、处理温度对锡酸盐转化膜的形成有较大影响。PH为12.5,锡酸盐浓度为45 g/L,锡酸盐转化膜时间为55 min,水浴温度为65℃,锡酸盐转化膜具有较好的表面形貌及较高的耐蚀性。扫描电镜及其附带的EDS测试显示锡酸盐转化膜表面由近似球形的颗粒组成,主要组成元素为Mg、Sn、O,有利于与后续的化学镀Ni-P梯度镀层结合。(2)在Ni-P非晶态合金镀层的基础上,利用功能梯度材料的思路,通过改变化学镀液中NaH_2PO_2·H_2O的含量,实现涂层内部结构由晶态、晶态+非晶态、晶态的梯度变化,得到Ni-P梯度镀层。实验表明Ni-P梯度镀层与锡酸盐转化膜结合良好,在酸性、中性、碱性溶液中,耐蚀性均强于均质化学镀镀层。(3)TEOS在酸性催化剂中快速进行,而在碱性催化剂中反应速度较慢。FT-IR测试对在HCl、NH_3·H_2O下制备出SiO_2溶胶进行性能分析,得出酸性硅溶胶为均相体系,而碱性硅溶胶为颗粒状的非均相体系。当环氧树脂E-44与SiO_2溶胶的质量比为2:3时,涂层的结合力、耐蚀性最佳,环氧树脂相与无机相SiO_2之间存在化学键及氢键作用,这种交联结果提高了涂层的耐蚀性。综上所述,本论文通过将锡酸盐转化技术和化学镀Ni-P合金梯度镀层技术相结合、将锡酸盐转化技术和环氧树脂/SiO_2杂化涂层技术相结合,成功制备出了锡酸盐转化膜-化学镀Ni-P合金梯度镀层、锡酸盐转化膜-环氧树脂/SiO_2杂化涂层,最终两种复合涂层都具有较好的表面形貌,且耐蚀性良好。
【关键词】：镁合金 化学转化膜 梯度镀层 有机无机杂化 电化学测试 耐蚀性
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 镁及镁合金概述8
• 1.2 镁及镁合金的腐蚀8-9
• 1.3 镁合金腐蚀的机理9
• 1.4 镁合金腐蚀的防护9-13
• 1.4.1 化学转化膜9-11
• 1.4.2 阳极氧化处理11-12
• 1.4.3 电镀/化学镀12
• 1.4.4 气相沉积12
• 1.4.5 有机无机杂化涂层12-13
• 1.4.6 热喷涂13
• 1.4.7 电泳涂装13
• 1.5 本实验研究内容13-15
• 2 实验方法15-25
• 2.1 基体材料15-16
• 2.2 实验仪器16-17
• 2.3 锡酸盐转化膜制备工艺17-19
• 2.3.1 碱洗17
• 2.3.2 酸洗17-18
• 2.3.3 表面活化18
• 2.3.4 锡酸盐转化膜的成膜工艺18-19
• 2.3.5 干燥19
• 2.4 化学镀Ni-P梯度镀层的制备19-21
• 2.4.1 化学镀形成机制19
• 2.4.2 化学镀液的配置19
• 2.4.3 化学镀Ni-P合金镀层的制备19-20
• 2.4.4 化学镀Ni-P合金梯度镀层的制备20-21
• 2.5 环氧树脂/SiO_2杂化涂层的制备21-22
• 2.5.1 SiO_2溶胶的制备21-22
• 2.5.2 杂化溶胶的制备22
• 2.5.3 杂化溶胶的涂覆、热处理22
• 2.6 本实验流程图22-23
• 2.7 样品表征和性能测试23-25
• 2.7.1 显微观察和组织分析23-24
• 2.7.2 膜层附着力测试24
• 2.7.3 膜层耐蚀性测试24-25
• 3 转化膜表面化学镀Ni-P梯度镀层的制备及耐蚀性25-39
• 3.1 锡酸盐转化膜微观组织及耐蚀性25-29
• 3.1.1 锡酸盐转化膜的微观形貌及组成分析25-27
• 3.1.2 锡酸盐转化膜的耐蚀性分析27-29
• 3.2 锡酸盐转化膜表面化学镀Ni-P梯度镀层的耐蚀性29-39
• 3.2.1 转化膜表面Ni-P梯度镀层微观形貌及组成29-32
• 3.2.2 转化膜表面Ni-P梯度镀层的附着力32-33
• 3.2.3 转化膜表面化学镀Ni-P梯度镀层的耐蚀性33-37
• 3.2.5 小结37-39
• 4 转化膜表面环氧树脂/SiO_2杂化涂层耐蚀性研究39-48
• 4.1 转化膜表面环氧树脂/SiO_2杂化涂层的表面形貌39-40
• 4.2 转化膜表面环氧树脂/SiO_2杂化涂层的红外光谱分析40-42
• 4.3 转化膜表面环氧树脂/SiO_2杂化涂层的耐蚀性分析42-43
• 4.4 转化膜表面环氧树脂/SiO_2杂化涂层的耐蚀性43-46
• 4.5 小结46-48
• 5 结论48-49
• 致谢49-50
• 参考文献50-54
• 附录54

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 金和喜;王日初;彭超群;冯艳;石凯;陈彬;;镁合金表面化学转化膜研究进展[J];中国有色金属学报;2011年09期

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本文编号：825325