镁合金无机缓蚀剂的研究(附件)【字数：15937】
摘 要摘 要近年来，镁合金因自身的优点而被广泛应用于各行各业中，如航空航天、电子通信等行业。但镁的腐蚀电位低，所以耐蚀性差，极易被腐蚀，在某些程度上限制了它的发展和应用。这也正是镁合金所存在的缺点之一。与其他一些防止镁合金腐蚀的方法相比，添加缓蚀剂显得十分经济方便。本文就是研究添加无机缓蚀剂后对ZK60镁合金腐蚀行为的影响。本文主要是通过失重法计算镁合金的腐蚀速率、扫描电镜观察微观腐蚀形貌、极化曲线分析电化学反应过程，以此来研究在3.5wt%NaCl溶液中添加缓蚀剂后ZK60镁合金的腐蚀行为，并初步研究它们的缓蚀机理和缓蚀效果。结果表明，所选择的三种无机缓蚀剂碳酸钠、四硼酸钠和磷酸钠都具备降低镁合金腐蚀速率的作用，并且在所选浓度范围内，缓蚀剂的浓度越高，缓蚀效果越好。其中，磷酸钠的缓蚀效果较好，四硼酸钠较差。通过电化学试验，可以发现添加缓蚀剂之后，可以使ZK60镁合金的腐蚀电位正移，耐蚀性提高。分析缓蚀机理可知，这三种缓蚀剂都属于阳极型缓蚀剂，在阳极生成了更易沉淀的膜层，有效阻挡了Cl-对镁合金基体的腐蚀。综上所述，在腐蚀介质中添加缓蚀剂可以有效地降低镁合金的腐蚀速率，对镁合金的防腐起到了一定的作用。关键词ZK60镁合金；缓蚀机理；缓蚀剂；腐蚀
目 录
第一章 绪论 1
1.1 镁及镁合金的概述 1
1.1.1 镁及镁合金的特点 1
1.1.2 镁合金的分类 2
1.1.3 镁合金的主要应用 2
1.2 镁合金的腐蚀特性 3
1.2.1 腐蚀原因及特点 4
1.2.2 腐蚀类型 4
1.3 镁合金的表面处理 6
1.3.1 化学转化技术 6
1.3.2 金属涂层 7
1.3.3 阳极氧化处理 8
1.3.4 微弧氧化 9
1.4 缓蚀剂的研究 9
1.4.1 缓蚀剂的分类 9
1.4.2 缓蚀剂的特点 10
1.4.3 缓蚀剂的缓蚀机理 10
1.5 课题的内容和意义 11
1.5.1 课题的主要内容 11
1.5.2 课题的研究意义 12
第二章 试验方法 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
与测试方法 13
2.1 试验材料 13
2.2 试验试剂及试验设备 13
2.3 试验方案 13
2.4 试验过程 14
2.4.1 试样的制备 14
2.4.2 腐蚀性能测试 14
2.4.3 电化学试验 15
第三章 无机缓蚀剂的研究 18
3.1 碳酸钠的缓蚀作用 18
3.1.1 腐蚀速率 18
3.1.2 腐蚀形貌 18
3.1.3 极化曲线 20
3.1.4 缓蚀机理 20
3.2 四硼酸钠的缓蚀作用 21
3.2.1 腐蚀速率 21
3.2.2 腐蚀形貌 21
3.2.3 极化曲线 23
3.2.4 缓蚀机理 23
3.3 磷酸钠的缓蚀作用 24
3.3.1 腐蚀速率 24
3.3.2 腐蚀形貌 25
3.3.3 极化曲线 26
3.3.4 缓蚀机理 27
结论 29
致谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1 镁及镁合金的概述
镁在地壳中的储存量十分丰富，在所有金属中位于第三位。镁的矿产品种类很多，其中白云石，菱镁矿，氢氧镁石，光卤石，橄榄石和蛇纹石最具有商业开采价值[1]。虽然我国原镁产量位于世界第一，占全球总产量的三分之一，但对镁的利用以及对镁合金的开发还是比较落后的。从90年代至今，伴随价格和技术两大障碍的逐渐解决，镁的市场价格已远远低于铝，全球对镁合金的需求大大增加。因此，我国应提高对镁矿的开采和利用率，依靠先进的科研水平使我国早日立足于世界镁业。
1.1.1 镁及镁合金的特点
镁元素的原子序数是12，相对原子质量约为24，在元素周期表中位于第三周期，晶体结构是密排六方，标准电极电位是2.37V。尽管在目前所涉及到的工程用金属中镁合金的密度是最小的，一般为1.74～1.83g/cm3，是钢的1/5，铝的2/3，锌的1/4，但其强度高，刚性好，故镁合金特别适用于制造对刚性要求比较高的结构。
镁合金的熔点低，有着优异的压铸成型性能。镁合金的抗拉强度一般为250MPa，最高可达600MPa以上，其屈服强度和伸长率与铝合金相近[2]。正因为镁合金的热容量低，所以与生产相同的铝合金铸件相比较，生产率高出40%50%。
镁合金的切削加工性能十分良好，在一些常用的金属中比较容易进行加工。加工时可采用较高的切削速度和廉价的切削刀具，工具消耗低，而且不需要磨削和抛光，用切削液就可以得到十分光洁的表面[3]。
有数据显示，当温度增加时，镁的弹性模量便会下降。由于镁合金的弹性模量较低，因此在受到外力作用时，应力分布会很均匀，这样便能避免过高的应力集中。此外，镁合金在弹性范围内承受冲击载荷时，可以比铝合金多吸收50%左右的能量，所以镁合金比较适用于制造承受冲击力强的零件。
除了上述的特点以外，镁合金还有阻尼性能好、安全性好、铸造性能优良、比强度高等特点。尤其是镁合金的铸造性能，几乎所有的铸造工艺都能够用来铸造镁合金。
1.1.2 镁合金的分类
镁合金按其成型工艺可以分为变形镁合金和铸造镁合金。变形镁合金指的是通过挤压、轧制、拉拔等塑性变形的方法加工而成的镁合金，常用的合金系为MgAl系和MgZnZr系。变形镁合金主要用来制造飞机蒙皮或导弹蒙皮之类的零件。铸造镁合金指的是采用合适的铸造方法使生产出的铸件可以直接使用的镁合金，常见的合金系为MgAlZn系和MgZnZr系等。铸造镁合金主要应用于电气构件、汽车零件等。目前，虽然铸造镁合金比变形镁合金的应用广泛，但变形镁合金的组织比铸造镁合金的组织更加细小，消除了铸造缺陷，使产品的综合性能得到了提高，因此变形镁合金比铸造镁合金强度更高，延展性更好。此外，还可以按照镁合金的腐蚀开裂倾向分为有/无盈利腐蚀开裂倾向两种；按镁合金的合金成分可以分为二元系和三元系合金[4]。
1.1.3 镁合金的主要应用
由于镁合金的低密度性，镁合金常常应用于汽车行业，这样可以很好的降低汽车的自重，从而可以节约汽油的消耗量，还可以提高燃油效率。能源和环境一直是世界各国普遍比较关心的话题，当前由于环境污染问题日趋严重，各国对环保的重视度也随之提高，针对汽车尾气排放量出台了相关的政策。这使汽车制造商采用更多符合政策要求的材料来制造低消耗、低排放的汽车。自美国首次将镁合金应用于汽车后，很多国家也相继研发汽车中的镁合金构件。汽车中典型的镁合金构件有仪盘表、保险杠、传动齿轮箱、汽缸头盖、驾驶盘、轮毂（如图11所示）、变速箱壳等。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 镁及镁合金的概述 1
1.1.1 镁及镁合金的特点 1
1.1.2 镁合金的分类 2
1.1.3 镁合金的主要应用 2
1.2 镁合金的腐蚀特性 3
1.2.1 腐蚀原因及特点 4
1.2.2 腐蚀类型 4
1.3 镁合金的表面处理 6
1.3.1 化学转化技术 6
1.3.2 金属涂层 7
1.3.3 阳极氧化处理 8
1.3.4 微弧氧化 9
1.4 缓蚀剂的研究 9
1.4.1 缓蚀剂的分类 9
1.4.2 缓蚀剂的特点 10
1.4.3 缓蚀剂的缓蚀机理 10
1.5 课题的内容和意义 11
1.5.1 课题的主要内容 11
1.5.2 课题的研究意义 12
第二章 试验方法 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
与测试方法 13
2.1 试验材料 13
2.2 试验试剂及试验设备 13
2.3 试验方案 13
2.4 试验过程 14
2.4.1 试样的制备 14
2.4.2 腐蚀性能测试 14
2.4.3 电化学试验 15
第三章 无机缓蚀剂的研究 18
3.1 碳酸钠的缓蚀作用 18
3.1.1 腐蚀速率 18
3.1.2 腐蚀形貌 18
3.1.3 极化曲线 20
3.1.4 缓蚀机理 20
3.2 四硼酸钠的缓蚀作用 21
3.2.1 腐蚀速率 21
3.2.2 腐蚀形貌 21
3.2.3 极化曲线 23
3.2.4 缓蚀机理 23
3.3 磷酸钠的缓蚀作用 24
3.3.1 腐蚀速率 24
3.3.2 腐蚀形貌 25
3.3.3 极化曲线 26
3.3.4 缓蚀机理 27
结论 29
致谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1 镁及镁合金的概述
镁在地壳中的储存量十分丰富，在所有金属中位于第三位。镁的矿产品种类很多，其中白云石，菱镁矿，氢氧镁石，光卤石，橄榄石和蛇纹石最具有商业开采价值[1]。虽然我国原镁产量位于世界第一，占全球总产量的三分之一，但对镁的利用以及对镁合金的开发还是比较落后的。从90年代至今，伴随价格和技术两大障碍的逐渐解决，镁的市场价格已远远低于铝，全球对镁合金的需求大大增加。因此，我国应提高对镁矿的开采和利用率，依靠先进的科研水平使我国早日立足于世界镁业。
1.1.1 镁及镁合金的特点
镁元素的原子序数是12，相对原子质量约为24，在元素周期表中位于第三周期，晶体结构是密排六方，标准电极电位是2.37V。尽管在目前所涉及到的工程用金属中镁合金的密度是最小的，一般为1.74～1.83g/cm3，是钢的1/5，铝的2/3，锌的1/4，但其强度高，刚性好，故镁合金特别适用于制造对刚性要求比较高的结构。
镁合金的熔点低，有着优异的压铸成型性能。镁合金的抗拉强度一般为250MPa，最高可达600MPa以上，其屈服强度和伸长率与铝合金相近[2]。正因为镁合金的热容量低，所以与生产相同的铝合金铸件相比较，生产率高出40%50%。
镁合金的切削加工性能十分良好，在一些常用的金属中比较容易进行加工。加工时可采用较高的切削速度和廉价的切削刀具，工具消耗低，而且不需要磨削和抛光，用切削液就可以得到十分光洁的表面[3]。
有数据显示，当温度增加时，镁的弹性模量便会下降。由于镁合金的弹性模量较低，因此在受到外力作用时，应力分布会很均匀，这样便能避免过高的应力集中。此外，镁合金在弹性范围内承受冲击载荷时，可以比铝合金多吸收50%左右的能量，所以镁合金比较适用于制造承受冲击力强的零件。
除了上述的特点以外，镁合金还有阻尼性能好、安全性好、铸造性能优良、比强度高等特点。尤其是镁合金的铸造性能，几乎所有的铸造工艺都能够用来铸造镁合金。
1.1.2 镁合金的分类
镁合金按其成型工艺可以分为变形镁合金和铸造镁合金。变形镁合金指的是通过挤压、轧制、拉拔等塑性变形的方法加工而成的镁合金，常用的合金系为MgAl系和MgZnZr系。变形镁合金主要用来制造飞机蒙皮或导弹蒙皮之类的零件。铸造镁合金指的是采用合适的铸造方法使生产出的铸件可以直接使用的镁合金，常见的合金系为MgAlZn系和MgZnZr系等。铸造镁合金主要应用于电气构件、汽车零件等。目前，虽然铸造镁合金比变形镁合金的应用广泛，但变形镁合金的组织比铸造镁合金的组织更加细小，消除了铸造缺陷，使产品的综合性能得到了提高，因此变形镁合金比铸造镁合金强度更高，延展性更好。此外，还可以按照镁合金的腐蚀开裂倾向分为有/无盈利腐蚀开裂倾向两种；按镁合金的合金成分可以分为二元系和三元系合金[4]。
1.1.3 镁合金的主要应用
由于镁合金的低密度性，镁合金常常应用于汽车行业，这样可以很好的降低汽车的自重，从而可以节约汽油的消耗量，还可以提高燃油效率。能源和环境一直是世界各国普遍比较关心的话题，当前由于环境污染问题日趋严重，各国对环保的重视度也随之提高，针对汽车尾气排放量出台了相关的政策。这使汽车制造商采用更多符合政策要求的材料来制造低消耗、低排放的汽车。自美国首次将镁合金应用于汽车后，很多国家也相继研发汽车中的镁合金构件。汽车中典型的镁合金构件有仪盘表、保险杠、传动齿轮箱、汽缸头盖、驾驶盘、轮毂（如图11所示）、变速箱壳等。
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