發(fā)布時(shí)間：2020-05-09 15:13

【摘要】：微弧氧化技術(shù)通過在閥金屬(如鈦、鎂、鋁等)上原位生長(zhǎng)出與金屬基體結(jié)合牢固、結(jié)構(gòu)致密、具有優(yōu)異耐蝕、耐摩擦磨損、耐高溫和電絕緣性能的陶瓷膜層,是目前鎂鋰合金腐蝕與防護(hù)領(lǐng)域的常用技術(shù)之一,但是微弧氧化膜層是由許多微納米尺寸的多孔構(gòu)成,多孔結(jié)構(gòu)的存在導(dǎo)致腐蝕介質(zhì)更易滲入到金屬基體,所以開發(fā)微弧氧化復(fù)合處理技術(shù)是目前微弧氧化技術(shù)的重點(diǎn)研究方向。本論文以鎂鋰合金為研究對(duì)象,采用不同的處理方法在鎂鋰合金微弧氧化膜上制備了耐蝕性能良好的復(fù)合涂層。使用XRD、EDS、SEM和FT-IR等分析測(cè)試技術(shù)對(duì)不同膜層的組成成分、形貌結(jié)構(gòu)等進(jìn)行表征,通過靜態(tài)接觸角、動(dòng)電位極化曲線和電化學(xué)阻抗譜等性能評(píng)價(jià)測(cè)試手段對(duì)復(fù)合涂層的潤(rùn)濕性能、耐蝕性能進(jìn)行探討。采用微弧氧化技術(shù)和化學(xué)轉(zhuǎn)化復(fù)合處理技術(shù),在鎂鋰合金基體上制備了微弧氧化/錫酸鹽轉(zhuǎn)化復(fù)合涂層。通過表征測(cè)試觀察到復(fù)合涂層表面由大量白色的錫酸鎂晶體堆疊而成。通過電化學(xué)性能測(cè)試,微弧氧化/錫酸鹽轉(zhuǎn)化復(fù)合涂層的耐腐蝕性能優(yōu)于微弧氧化膜,均提高了鎂鋰合金基體的耐蝕性,阻抗模值分別是鎂鋰合金基體的100倍和30倍。通過長(zhǎng)期浸泡實(shí)驗(yàn)。通過浸泡不同時(shí)間的膜層的形貌變化和電化學(xué)測(cè)試的變化說明錫酸鹽轉(zhuǎn)化膜在模擬海水中有優(yōu)異的自修復(fù)性能,膜層的自修復(fù)性能是因?yàn)殄a酸鎂晶體的溶解再沉淀,樣品在浸泡33天后阻抗模值仍能達(dá)到5000?cm~2。通過將兩親性有機(jī)膦酸十二烷基膦酸自組裝到微弧氧化/錫酸鹽轉(zhuǎn)化復(fù)合涂層表面制備超疏復(fù)合涂層。通過FT-IR測(cè)試,對(duì)比合成的十二烷基膦酸和組裝十二烷基膦酸的膜層的特征峰的改變,證明十二烷基膦酸以P-O-Me鍵合的方式組裝到基材表面。優(yōu)化自組裝膦酸層的工藝技術(shù)條件,自組裝溶劑極性越高,膜層表面自組裝分子的覆蓋率越大,膜層的耐蝕性最好;組裝時(shí)間為24h時(shí)膜層的自腐蝕電流密度最小,靜態(tài)接觸角最大,證明膜層的疏水性越高,耐蝕性越好。采用接觸角和電化學(xué)測(cè)試對(duì)膜層的潤(rùn)濕性和耐蝕性進(jìn)行評(píng)價(jià),結(jié)果表明,超疏復(fù)合涂層在不同pH溶液體系中的靜態(tài)接觸角均大于130°,自組裝層有良好的化學(xué)穩(wěn)定性;超疏復(fù)合涂層的阻抗模值是鎂鋰合金基體的40倍,達(dá)到700000?cm~2,耐腐蝕性能有大幅度提升,因?yàn)槌杷砻嬗行У刈韪袅烁g液和金屬基底的直接接觸。通過一周的浸泡實(shí)驗(yàn),超疏復(fù)合涂層的阻抗模值降為30000?cm~2,仍然高于微弧氧化/錫酸鹽轉(zhuǎn)化復(fù)合涂層未經(jīng)腐蝕的阻抗模值。通過層層自組裝法成功地在兩親性有機(jī)膦酸的基團(tuán)尾端接入芳香環(huán),制備微弧氧化/自組裝復(fù)合涂層。第一層是通過自組裝技術(shù)將11-羥基十一烷基膦酸原位結(jié)合在微弧氧化膜上,然后通過酯化反應(yīng)在羥基末端接枝吡啶環(huán),研究尾端帶有吡啶環(huán)的膜層對(duì)自組裝層的浸潤(rùn)性能及耐蝕性能的影響,探討有機(jī)膦酸在基底上的鍵合方式。結(jié)果表明:有機(jī)膦酸在金屬基底上以P-O-Me結(jié)合,自組裝膜高度有序排列,自組裝膜層對(duì)中性和弱酸堿性液滴的接觸角高于150°,表現(xiàn)為超疏水性。對(duì)自組裝膜層進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試,結(jié)果表明自組裝膜在腐蝕介質(zhì)中有優(yōu)異的耐蝕性能,耐蝕能力大大高于微弧氧化膜自身性能。對(duì)比自組裝十二烷基膦酸的復(fù)合涂層,端基為吡啶環(huán)的膜層可以通過π-π共軛作用提高自組裝分子的致密排列,耐蝕性高于以分子間范德華力結(jié)合的自組裝十二烷基膦酸膜,阻抗模值是烷基鏈膜層的10倍。
【圖文】：

科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，材料的質(zhì)量逐漸成為生產(chǎn)上功能材料選用的關(guān)鍵發(fā)展?jié)摿薮蟆⒎暇G色可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的鎂合金因其較輕的重量、的比強(qiáng)度、優(yōu)異的電導(dǎo)/熱導(dǎo)性能和鑄造性能[1]，在一眾材料中脫穎而航空、航天、軍事、汽車、3D 電子等領(lǐng)域已被大面積使用[2]。鋰是表金屬，在金屬腐蝕防護(hù)上表現(xiàn)出優(yōu)異的耐腐蝕性能，但其高昂的價(jià)格用。為了挖掘鋰金屬的潛在研究應(yīng)用市場(chǎng)，研究者們將鋰元素和鎂元二元合金。鎂鋰合金一般含有 14～16%質(zhì)量比的鋰，其比重在 1.4～鎂合金的 1.8，，密度略高于塑料，是 1.35～1.65g/cm3，只占鎂合金密度的合金的阻尼是一般鋁合金的十幾倍，可以能吸收化解電沖擊力，減震鋰合金還在屏蔽電磁干擾領(lǐng)域有突出表現(xiàn)。鎂鋰合金是目前最輕的金的特色就是可常溫塑性加工成型，用于工業(yè)大量生產(chǎn)，也可鑄造成型，具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電、延展性，符合世界對(duì)結(jié)構(gòu)材料輕量化、減持續(xù)發(fā)展要求，在航空、汽車、3D 產(chǎn)品、電極材料和生物材料具有值[3-5]。

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文膜的形成機(jī)制的生長(zhǎng)過程根據(jù)放電情況主要分為四個(gè)階段：微弧氧化過程曲線即槽壓曲線如圖 1.2 所示。無火花階段（普通陽極氧化階段），電極體系符合 Faraday 定滿足歐姆定律，金屬開始逐漸溶解，在表面上形成一層鈍化或合金失去金屬光澤。電壓升高，鈍化膜變厚，隨著氣體的孔結(jié)構(gòu)，電阻增大，絕緣性變強(qiáng)，電壓隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)了擊穿電壓 VB與電解液電導(dǎo)率 γ 之間的關(guān)系VB=aB+bBlg1/γ 鋰合金的化學(xué)性質(zhì)非常活潑，不容易被鈍化，所以在微弧氧很是必要。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG174.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2656334