本文關(guān)鍵詞：鎂合金陰極沉積氫氧化鎂表面改性技術(shù)研究

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【摘要】：鎂合金因其資源優(yōu)勢、常規(guī)優(yōu)勢以及生物醫(yī)用優(yōu)勢成為最具開發(fā)利用價值的金屬結(jié)構(gòu)材料。但易腐蝕問題卻制約著鎂合金的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用,同時增加其使用風(fēng)險。因此,必須對鎂合金進(jìn)行腐蝕防護,提高材料制品的使役安全性和使役壽命,從而實現(xiàn)本質(zhì)安全。本文以純鎂為研究對象,以陰極沉積為主要成膜技術(shù),以在基體表面原位制備Mg(OH)2膜層實現(xiàn)表面改性為目的,對鎂鹽種類、電流密度、溫度、沉積時間、溶液p H值、添加劑等因素對成膜效果的影響進(jìn)行了全面、系統(tǒng)的研究。論文主要工作及成果/結(jié)果如下:1.鎂鹽種類對陰極沉積效果的影響。鎂鹽種類不同,陰極沉積現(xiàn)象不同,沉積效果及其受iappl及鎂鹽濃度的影響規(guī)律不同。就沉積效率、膜層均勻性等綜合指標(biāo)而言,硝酸鎂溶液在iappl≥1.0m A/cm2時成膜能力最強且最穩(wěn)定。鎂基體在陰極沉積過程中基體質(zhì)量損失受鎂鹽種類的控制,其排序結(jié)果如下:硫酸鎂≥氯化鎂硝酸鎂。2.工藝參數(shù)的影響。單一硝酸鎂電解液作為陰極沉積工作介質(zhì)時,進(jìn)行系統(tǒng)的電流密度、溫度、沉積時間、p H值等因素的優(yōu)化。確定以硝酸鎂為主鹽,在0.6m A/cm2電流密度、37℃下,沉積45min獲得膜層其綜合性能最優(yōu)。3.添加劑的篩選。逐一對無水乙醇、氨基乙酸、EDTA-2Na、檸檬酸鈉、Na Ac以及H2O2添加劑對成膜效果影響的系統(tǒng)考察,以膜面密度、膜厚、膜層的均勻性、致密度及耐蝕性等相關(guān)指標(biāo)為衡量指數(shù),最終確定Na Ac以及H2O2的添加對陰極沉積膜層的制備具有一定程度的積極改善作用。4.通過復(fù)配優(yōu)化,以及全浸腐蝕實驗對比,最終確定以硝酸鎂為主鹽、1.5ml/L H2O2復(fù)配,在1.7m A/cm2電流密度、37℃下,沉積45min獲得膜層其綜合性能最佳。5.典型試樣性能檢測及微觀結(jié)構(gòu)分析。對典型試樣進(jìn)行了外觀、面密度、膜厚、SEM、XRD、膜/基附著力及其耐蝕性的綜合檢測與分析。結(jié)果表明:膜層外觀均勻,微觀呈網(wǎng)片狀結(jié)構(gòu);與基體緊密結(jié)合,膜/基結(jié)合力達(dá)3.77MPa;厚度分布均勻,約為10.5μm;主要物相為六方Mg(OH)2晶體,耐蝕性有一定程度的改善。6.后處理探索實驗表明,陰極沉積后的后處理可以顯著改善鎂的耐蝕性能。
【關(guān)鍵詞】：純鎂 陰極沉積 氫氧化鎂 表面改性
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-27
• 1.1 引言13
• 1.2 鎂合金的性能優(yōu)勢及其應(yīng)用13-18
• 1.2.1 鎂合金的性能優(yōu)勢13-15
• 1.2.2 鎂合金的應(yīng)用15-18
• 1.3 鎂合金應(yīng)用存在的問題18-20
• 1.4 鎂合金改性研究20-24
• 1.4.1 化學(xué)轉(zhuǎn)化21-22
• 1.4.2 離子注入22
• 1.4.3 陽極氧化和微弧氧化22-23
• 1.4.4 溶膠凝膠23-24
• 1.5 陰極電沉積改性研究24-25
• 1.6 本文研究意義及內(nèi)容25-26
• 1.6.1 本文研究意義25-26
• 1.6.2 本文研究內(nèi)容26
• 1.7 論文研究特色之處26-27
• 第二章 實驗材料及研究方法27-37
• 2.1 技術(shù)路線27
• 2.2 實驗材料及設(shè)備27-29
• 2.2.1 實驗材料27-28
• 2.2.2 化學(xué)試劑28
• 2.2.3 實驗設(shè)備28-29
• 2.3 實驗裝置及膜層制備29
• 2.4 性能檢測29-34
• 2.4.1 膜層單位面積膜重測試29-30
• 2.4.2 膜層厚度測試30
• 2.4.3 膜層/基體附著力測試30-32
• 2.4.4 電化學(xué)測試32-33
• 2.4.5 全浸腐蝕測試33-34
• 2.5 成分、結(jié)構(gòu)分析測試34-37
• 2.5.1 SEM測試34-35
• 2.5.2 XRD測試35-37
• 第三章 典型鎂鹽對陰極沉積Mg(OH)_2 的影響37-55
• 3.1 引言37
• 3.2 硝酸鎂電解液成膜效果37-40
• 3.2.1 膜面密度影響規(guī)律37-38
• 3.2.2 恒流陰極沉積過程E-t曲線38-39
• 3.2.3 動電位陰極極化曲線39-40
• 3.3 氯化鎂電解液成膜效果40-42
• 3.3.1 膜面密度影響規(guī)律40-41
• 3.3.2 恒流陰極沉積過程E-t曲線41-42
• 3.3.3 動電位陰極極化曲線42
• 3.4 硫酸鎂電解液成膜效果42-45
• 3.4.1 膜面密度影響規(guī)律42-44
• 3.4.2 恒流陰極沉積過程E-t曲線44-45
• 3.4.3 動電位陰極極化曲線45
• 3.5 三種鎂鹽成膜效果對比45-46
• 3.6 陰極沉積對基體的影響46-47
• 3.7 典型沉積過程電化學(xué)分析47-49
• 3.8 典型試樣SEM及XRD分析49-51
• 3.9 討論51-54
• 3.10 本章小結(jié)54-55
• 第四章 工藝參數(shù)及添加劑對陰極沉積Mg(OH)_2 的影響55-72
• 4.1 引言55
• 4.2 工藝參數(shù)對成膜效果的影響55-64
• 4.2.1 電流密度55-58
• 4.2.2 溶液溫度58-60
• 4.2.3 沉積時間60-62
• 4.2.4 pH值62-63
• 4.2.5 典型試樣SEM分析63-64
• 4.3 添加劑對成膜效果的影響64-71
• 4.3.1 NaAc65-66
• 4.3.2 H_2O_266-67
• 4.3.3 NaAc/H_2O_2 復(fù)合添加劑67-69
• 4.3.4 其它添加劑69-71
• 4.4 本章小結(jié)71-72
• 第五章 Mg(NO_3)_2 基復(fù)配體系工藝優(yōu)化72-91
• 5.1 引言72
• 5.2 Mg(NO_3)_2/H_2O_2 體系72-80
• 5.2.1 H_2O_2 濃度優(yōu)化72-74
• 5.2.2 Mg(NO_3)_2 濃度優(yōu)化74-75
• 5.2.3 電流密度優(yōu)化75-77
• 5.2.4 溫度優(yōu)化77-78
• 5.2.5 沉積時間優(yōu)化78-80
• 5.3 Mg(NO_3)_2/（H_2O_2+NaAc）體系80-88
• 5.3.1 H_2O_2 濃度優(yōu)化80-81
• 5.3.2 NaAc濃度優(yōu)化81-82
• 5.3.3 Mg(NO_3)_2 濃度優(yōu)化82-84
• 5.3.4 電流密度優(yōu)化84-85
• 5.3.5 溫度優(yōu)化85-87
• 5.3.6 沉積時間優(yōu)化87-88
• 5.4 全浸腐蝕實驗對比88-90
• 5.4.1 浸泡介質(zhì)88
• 5.4.2 試樣制備88
• 5.4.3 結(jié)果討論88-90
• 5.5 本章小結(jié)90-91
• 第六章 典型試樣性能檢測及結(jié)構(gòu)分析91-99
• 6.1 引言91
• 6.2 電化學(xué)測試91-93
• 6.2.1 開路電位測試91-92
• 6.2.2 極化曲線測試92-93
• 6.2.3 交流阻抗測試93
• 6.3 膜層/基體附著力測試93-95
• 6.4 試樣SEM分析95-97
• 6.4.1 試樣表面形貌分析95-96
• 6.4.2 試樣截面形貌分析96-97
• 6.5 試樣XRD測試97
• 6.6 后處理的影響97-98
• 6.7 本章小結(jié)98-99
• 結(jié)論與展望99-101
• 一、取得的成果與結(jié)論99-100
• 二、展望100-101
• 參考文獻(xiàn)101-107
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果107-109
• 致謝109-110
• 附件110

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：644914