聚苯胺镁粉长效复合防护涂层的耐蚀性能研究(附件)【字数：16078】
摘 要摘 要镁合金由于密度小、比强度高以及良好的切削加工性能被广泛的应用于众多领域。但是镁合金的耐蚀性很差，极大的限制了镁合金进一步的推广和使用。本文将研究聚苯胺-镁粉长效复合防护涂层的耐蚀性能。为了获得最优的防护涂层，我们将聚苯胺和锡酸盐改性镁粉同时加入环氧树脂中，制得富镁涂层用以保护镁合金。采用Machu实验、开路电位、交流阻抗、修复性能测试以及扫描电镜对涂层的防护性能进行研究，结果表明（1）Machu测试结果表明，10%聚苯胺+50%锡酸盐处理镁粉制得的富镁涂层对涂层破损处的镁合金基体保护性能最好，聚苯胺含量过高或过低都会使防护性能有所降低。（2）开路电位的测试结果和完整漆膜的交流阻抗测试结果同时表明，10%聚苯胺+50%锡酸盐处理镁粉制得的富镁涂层提供的保护时间最长，最稳定，保护性能最好。当聚苯胺含量较高时，保护性能急剧下降。（3） 涂层修复性能分析的交流阻抗和扫描电镜的结果都表明，60%锡酸盐处理镁粉制得的涂层的修复性能最好，随着聚苯胺含量的增加，修复能力越来越差。锡酸盐处理镁粉在修复在涂层的修复过程中起主要作用。（4） 扫描电镜的结果表明，锡酸盐处理镁粉的含量越高，修复能力越好。关键词:聚苯胺；镁粉；锡酸盐；耐蚀性
目 录
第一章 绪论 1
1.1 镁及镁合金简介 1
1.2镁的腐蚀 1
1.2.1纯镁的腐蚀 1
1.2.2镁合金的腐蚀特点 2
1.3镁合金的腐蚀类型 2
1.3.1点腐蚀和丝状腐蚀 2
1.3.2晶间腐蚀 2
1.3.3电偶腐蚀 3
1.3.4应力腐蚀 3
1.3.5腐蚀疲劳 3
1.3.6高温腐蚀 4
1.4镁合金的腐蚀防护方法 4
1.4.1化学转化处理 4
1.4.2 阳极氧化 4
1.4.3 金属镀层 4
1.4.4 激光表面处理 5
1.4.5 其他新型处理方法 5
1.5本论文的研究内容和意义 5
1.5.1研究现状 5
1.5.2 研究内容 7
1.5.3 研究意义 7
第二章 实验 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
材料及其实验方法 8
2.1 实验材料 8
2.2 实验仪器 8
2.3 实验方法 8
2.4 测试方法 10
2.4.1 Machu测试实验 10
2.4.2 交流阻抗测试 11
2.4.3扫描电镜观察 11
2.4.4 试样编号 12
第三章 实验结果与讨论 13
3.1 Machu测试 13
3.2 开路电位 16
3.3 完整漆膜的交流阻抗分析 17
3.3.1 Nyquist和Bode图 17
3.3.2交流阻抗低频阻抗模值变化 23
3.3.3拟合参数 24
3.4 涂层修复性能分析 29
3.4 .1 电化学交流阻抗测试 29
3.4.2扫描电镜 33
致 谢 37
结 论. ...36
参 考 文 献 38
第一章 绪论
1.1 镁及镁合金简介
镁的原子序数为12，属与ⅡA族元素。镁具有银白色光泽，延展性较小，密度很小，离子化的倾向比较大。金属镁没有磁性，有良好的热消散性[1]。镁和镁合金在材料科学技术和有色金属材料等学科中有着广泛的应用。
在空气中，镁会和空气中的氧气发生反应，生成一层疏松的氧化膜，微弱地阻止氧化膜下的镁继续反应，这点与铝有点相似，但氧化膜的阻碍能力较差。粉末状态的镁在空气中燃烧时发出耀眼白光[2]。镁的还原性很强，可用于钛、锆和铀的生产，还可以直接与与沸水发生反应。由于镁的这些化学性质，使它可以用于制造轻金属合金及添加物、脱硫剂和格氏试剂。也可以用于制作烟火、相机、光学仪器、照明弹等[3,4]。虽然镁的密度小，但是强度也小，无法广泛使用，但是镁合金的各种性能符合轻型结构的要求，所以被广泛应用航空航天以及精密仪器等工业部门。
在地球上，镁元素在所有元素中含量第八，在宇宙中含量排第九。在海水中，镁元素的含量也是很丰富的，大约能占到海水中元素的0.13%[5]。大自然中，镁基本上都是以多样的化合物形式存在[6]。大多数的国家和地区都有镁，我国镁矿的储量最大[7]。这使得我国在涉及镁的工业能够顺利发展，有着光明的前景。镁合金不但可以作为核工业上的结构材料或包装材料，而且在我们的日常生活中也扮演着重要的角色，比如医疗和体育领域。镁合金有很多优点的同时也有很多缺点，比如镁合金的耐蚀性很差，这些因素对于镁合金的广泛应用造成了较大程度的阻碍。加深对镁合金腐蚀情况的了解，探索增强其耐蚀性的方法，对于推广镁合金的广泛应用以及镁合金在生活生产制造中发挥它的优势具有重大意义。接下来将介绍几种常见的腐蚀形式及防护方法。
1.2 镁的腐蚀
1.2.1 纯镁的腐蚀
纯镁的标准电极电位很低，约为2.3V，呈现很高的化学和电化学活性，所以镁表面十分容易生成成一层腐蚀产物氧化膜，由于该氧化膜一般疏松多孔，不如铝表面生成的氧化膜致密，所以纯镁的耐蚀性通常很差[1]。通过透射电子显微镜（TEM）观察镁基体表面生成的膜，可以确定，这层膜的主要成分是MgO和Mg(OH)2以及两者的混合物。不同环境下的腐蚀产物不尽相同，但基本上都无法对镁基体进行有效的保护。
1.2.2 镁合金的腐蚀特点
尽管镁合金总体上都不耐蚀，但不同的镁合金在不同的环境中的腐蚀行为还是有所不同的，常表现一些自己的特性。镁合金的腐蚀与纯镁在许多方面都很相似，比如自腐蚀电位都很负，阴极反应主要以析氢去极化为主，阳极溶解时会出现“阳极析氢”（主要发生于合金未被腐蚀的区域）与负差异效应，除此之外，还有镁离子的表观价数低于2、阳极电极效率也很低（电流密度增大和合金化元素量增加会阳极电极效率降低）、具有碱化效应的腐蚀产物、腐蚀初始的滞后效应、腐蚀形貌的不均匀性等[8]。但镁合金的基相是固溶相，还是不同于纯镁的。镁合金和纯镁在腐蚀上最大的不同在于，纯镁的腐蚀虽然以局部腐蚀为主，但在晶粒晶界上没有选择性，而镁合金总是基体被优先腐蚀，其他相被保护，而且对于晶内和晶粒有一定的选择性。镁合金的的腐蚀类型有很多种，下面将简单介绍一下。
1.3 镁合金的腐蚀类型
1.3.1 点腐蚀和丝状腐 蚀
镁合金的腐蚀总是从基相开始的，主要是因为镁合金本身不均匀，表面生成膜不完整。一般镁合金在中性或者碱性溶液中比较容易发生点蚀，如在NaCl溶液中，镁合金的局部自腐蚀低于自腐蚀电位，必然发生局部腐蚀，而不是均匀腐蚀。丝状腐蚀常常发生在于保护性涂层和氧化膜之下，纯镁不发生丝状腐蚀，但是没有涂层保护的镁合金会发生丝状腐蚀[9]。丝状腐蚀的扩展方向由镁合金的微观结构和合金化元素决定。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 镁及镁合金简介 1
1.2镁的腐蚀 1
1.2.1纯镁的腐蚀 1
1.2.2镁合金的腐蚀特点 2
1.3镁合金的腐蚀类型 2
1.3.1点腐蚀和丝状腐蚀 2
1.3.2晶间腐蚀 2
1.3.3电偶腐蚀 3
1.3.4应力腐蚀 3
1.3.5腐蚀疲劳 3
1.3.6高温腐蚀 4
1.4镁合金的腐蚀防护方法 4
1.4.1化学转化处理 4
1.4.2 阳极氧化 4
1.4.3 金属镀层 4
1.4.4 激光表面处理 5
1.4.5 其他新型处理方法 5
1.5本论文的研究内容和意义 5
1.5.1研究现状 5
1.5.2 研究内容 7
1.5.3 研究意义 7
第二章 实验 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
材料及其实验方法 8
2.1 实验材料 8
2.2 实验仪器 8
2.3 实验方法 8
2.4 测试方法 10
2.4.1 Machu测试实验 10
2.4.2 交流阻抗测试 11
2.4.3扫描电镜观察 11
2.4.4 试样编号 12
第三章 实验结果与讨论 13
3.1 Machu测试 13
3.2 开路电位 16
3.3 完整漆膜的交流阻抗分析 17
3.3.1 Nyquist和Bode图 17
3.3.2交流阻抗低频阻抗模值变化 23
3.3.3拟合参数 24
3.4 涂层修复性能分析 29
3.4 .1 电化学交流阻抗测试 29
3.4.2扫描电镜 33
致 谢 37
结 论. ...36
参 考 文 献 38
第一章 绪论
1.1 镁及镁合金简介
镁的原子序数为12，属与ⅡA族元素。镁具有银白色光泽，延展性较小，密度很小，离子化的倾向比较大。金属镁没有磁性，有良好的热消散性[1]。镁和镁合金在材料科学技术和有色金属材料等学科中有着广泛的应用。
在空气中，镁会和空气中的氧气发生反应，生成一层疏松的氧化膜，微弱地阻止氧化膜下的镁继续反应，这点与铝有点相似，但氧化膜的阻碍能力较差。粉末状态的镁在空气中燃烧时发出耀眼白光[2]。镁的还原性很强，可用于钛、锆和铀的生产，还可以直接与与沸水发生反应。由于镁的这些化学性质，使它可以用于制造轻金属合金及添加物、脱硫剂和格氏试剂。也可以用于制作烟火、相机、光学仪器、照明弹等[3,4]。虽然镁的密度小，但是强度也小，无法广泛使用，但是镁合金的各种性能符合轻型结构的要求，所以被广泛应用航空航天以及精密仪器等工业部门。
在地球上，镁元素在所有元素中含量第八，在宇宙中含量排第九。在海水中，镁元素的含量也是很丰富的，大约能占到海水中元素的0.13%[5]。大自然中，镁基本上都是以多样的化合物形式存在[6]。大多数的国家和地区都有镁，我国镁矿的储量最大[7]。这使得我国在涉及镁的工业能够顺利发展，有着光明的前景。镁合金不但可以作为核工业上的结构材料或包装材料，而且在我们的日常生活中也扮演着重要的角色，比如医疗和体育领域。镁合金有很多优点的同时也有很多缺点，比如镁合金的耐蚀性很差，这些因素对于镁合金的广泛应用造成了较大程度的阻碍。加深对镁合金腐蚀情况的了解，探索增强其耐蚀性的方法，对于推广镁合金的广泛应用以及镁合金在生活生产制造中发挥它的优势具有重大意义。接下来将介绍几种常见的腐蚀形式及防护方法。
1.2 镁的腐蚀
1.2.1 纯镁的腐蚀
纯镁的标准电极电位很低，约为2.3V，呈现很高的化学和电化学活性，所以镁表面十分容易生成成一层腐蚀产物氧化膜，由于该氧化膜一般疏松多孔，不如铝表面生成的氧化膜致密，所以纯镁的耐蚀性通常很差[1]。通过透射电子显微镜（TEM）观察镁基体表面生成的膜，可以确定，这层膜的主要成分是MgO和Mg(OH)2以及两者的混合物。不同环境下的腐蚀产物不尽相同，但基本上都无法对镁基体进行有效的保护。
1.2.2 镁合金的腐蚀特点
尽管镁合金总体上都不耐蚀，但不同的镁合金在不同的环境中的腐蚀行为还是有所不同的，常表现一些自己的特性。镁合金的腐蚀与纯镁在许多方面都很相似，比如自腐蚀电位都很负，阴极反应主要以析氢去极化为主，阳极溶解时会出现“阳极析氢”（主要发生于合金未被腐蚀的区域）与负差异效应，除此之外，还有镁离子的表观价数低于2、阳极电极效率也很低（电流密度增大和合金化元素量增加会阳极电极效率降低）、具有碱化效应的腐蚀产物、腐蚀初始的滞后效应、腐蚀形貌的不均匀性等[8]。但镁合金的基相是固溶相，还是不同于纯镁的。镁合金和纯镁在腐蚀上最大的不同在于，纯镁的腐蚀虽然以局部腐蚀为主，但在晶粒晶界上没有选择性，而镁合金总是基体被优先腐蚀，其他相被保护，而且对于晶内和晶粒有一定的选择性。镁合金的的腐蚀类型有很多种，下面将简单介绍一下。
1.3 镁合金的腐蚀类型
1.3.1 点腐蚀和丝状腐 蚀
镁合金的腐蚀总是从基相开始的，主要是因为镁合金本身不均匀，表面生成膜不完整。一般镁合金在中性或者碱性溶液中比较容易发生点蚀，如在NaCl溶液中，镁合金的局部自腐蚀低于自腐蚀电位，必然发生局部腐蚀，而不是均匀腐蚀。丝状腐蚀常常发生在于保护性涂层和氧化膜之下，纯镁不发生丝状腐蚀，但是没有涂层保护的镁合金会发生丝状腐蚀[9]。丝状腐蚀的扩展方向由镁合金的微观结构和合金化元素决定。
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