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AZ31镁合金表面防腐涂层的制备及耐蚀性研究

作　者: 黄荣
导　师: 陈明安
学　校: 中南大学
专　业: 材料加工工程
关键词: AZ31镁合金 聚吡咯 硅烷偶联剂 耐蚀性
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


选择聚吡咯(PPy)作为涂层材料,在经硅烷预处理后的AZ31镁合金表面化学氧化合成PPy。运用傅立叶变换红外光谱(FTIR)研究了膜层结构,用扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)研究了膜层表面形貌及成分分布特征,用电化学极化曲线、交流阻抗(EIS)测试和盐水浸泡实验评定了金属/膜层体系的耐蚀性能。研究了BTESPT和APS两种硅烷偶联剂对AZ31镁合金预处理后的耐蚀性能,硅烷在镁合金表面形成SiOSi网状薄膜结构,并通过SiOMg键与镁合金表面相连,由于硅烷的阻挡作用提高了镁合金的耐腐蚀性能。不同pH的3.5wt%NaCl溶液以碱性环境对金属/硅烷体系的腐蚀程度最轻,中性其次,酸性最严重。由于亲水的氨基基团,氨基硅烷对镁合金基体的保护性能比含硫硅烷略差。研究了预处理、氧化剂、反应温度和聚合时间等多种聚合参数对PPy形貌、耐蚀性的影响规律。PPy膜对镁合金腐蚀有一定的抑制作用,腐蚀电流密度降低了1个数量级；硅烷预处理提高Mg/PPy体系的耐蚀性能,使腐蚀电位正移了110mV,腐蚀电流密度减小了约2个数量级。其余聚合条件相同时,过硫酸铵((NH4)2S2O8)合成的PPy膜耐蚀性要比氯化铁(FeCl3)相对好。掺杂阴离子的存在对Mg/APS/PPy体系具有一定的缓蚀作用。以(NH4)2S2O8作氧化剂、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作掺杂剂时化学原位聚合的最佳时间是10min。5～10℃的聚合温度比室温好。探讨了PPy的成膜机理。PPy与基体之间是通过物理吸附连接,PPy的附着性和连续性较差,对镁合金的防护性能有限。经硅烷预处理后,硅烷膜一方面与金属基体通过SiOMg键结合,另一方面与PPy通过化学键连接,增强了PPy和镁基体的结合力,生成的薄膜附着力好,缺陷也相对较少,使Mg/silane/PPy的耐腐蚀性相应提高。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 文献综述  8-22
  1.1 镁合金腐蚀防护的科学意义  8-9
  1.2 硅烷偶联剂防腐处理技术概述  9-12
    1.2.1 硅烷偶联剂的结构及作用机理  9-10
    1.2.2 硅烷处理技术应用于金属防腐的概述  10-12
  1.3 聚吡咯的特点及其在金属防腐预处理中的应用  12-20
    1.3.1 PPy的结构、导电及掺杂机理  13-14
    1.3.2 PPy的合成  14-16
    1.3.3 PPy的防腐机理  16-18
    1.3.4 PPy在金属防腐中的研究进展  18-19
    1.3.5 应用和展望  19-20
  1.4 本课题的研究内容及意义  20-22
第二章 实验方法  22-26
  2.1 主要试剂与仪器  22-23
    2.1.1 实验所用试剂  22
    2.1.2 实验仪器  22-23
  2.2 实验步骤  23-24
    2.2.1 主要材料介绍  23-24
    2.2.2 AZ31镁合金试样预处理  24
    2.2.3 PPy薄膜的制备  24
  2.3 实验表征方法  24-26
    2.3.1 傅立叶变换红外光谱测试  24-25
    2.3.2 扫描电镜测试  25
    2.3.3 电化学性能测试  25
    2.3.4 室温盐水浸泡试验  25-26
第三章 AZ31镁合金表面硅烷预处理薄膜的耐蚀性  26-41
  3.1 实验方案  26
  3.2 BTESPT对AZ31镁合金表面改性  26-36
    3.2.1 BTESPT硅烷预处理后镁合金的SEM图  26-28
    3.2.2 FTIR分析  28-29
    3.2.3 动电位极化曲线分析  29-30
    3.2.4 电化学交流阻抗测试  30-34
    3.2.5 室温盐水浸泡实验  34-36
  3.3 APS硅烷预处理的镁合金  36-40
  3.4 小结  40-41
第四章 AZ31镁合金表面PPy涂层的化学聚合及耐蚀性  41-56
  4.1 实验方案  41-42
  4.2 硅烷预处理对Mg/PPy体系耐蚀性影响  42-50
    4.2.1 FTIR分析  42-43
    4.2.2 镁合金表面聚吡咯膜的SEM图  43-44
    4.2.3 动电位极化曲线测试  44-46
    4.2.4 电化学交流阻抗分析  46-47
    4.2.5 室温盐水浸泡实验  47-48
    4.2.6 Mg/APS/PPy的极化曲线和交流阻抗图  48-50
  4.3 氧化剂种类对Mg/PPy体系耐蚀性影响  50-51
  4.4 聚合反应时间对Mg/PPy体系耐蚀性影响  51-52
  4.5 阴离子膜和温度对Mg/PPy体系耐蚀性影响  52-54
  4.6 聚吡咯膜形成机理  54-55
  4.7 小结  55-56
第五章 结论  56-57
参考文献  57-64
致谢  64-65
攻读硕士期间已发表的论文  65

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属腐蚀与保护、金属表面处理 > 腐蚀的控制与防护 > 金属表面防护技术
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