AZ91镁合金钛酸盐转化膜制备和耐蚀性研究
化学转化膜是提高镁合金耐蚀性的一种有效方法,传统的铬酸盐转化膜效果较好,但由于铬酸盐转化膜含有有毒的六价铬,正在被各国禁止使用。因此,研究可替代传统铬酸盐转化膜的无铬化学转化膜是科学工作者的重要任务。本文分别采用硫酸钛和六氟钛酸两种含钛物质在AZ91镁合金上制备了钛酸盐转化膜。研究了含钛物质浓度、氧化剂浓度、促进剂浓度、处理时间、温度、pH值等试验参数对钛酸盐化学转化膜形貌、成分和耐蚀性的影响。采用SEM研究了转化膜的形貌,分别使用EDS和XPS对膜成分进行了分析,利用极化测试和EIS测试评价了膜层的耐蚀性。 研究表明,硫酸钛为钛源,用高锰酸钾作氧化剂成膜,尽管耐蚀性测试结果表明处理后镁合金的耐蚀性能提高了,但是并没有在镁合金上形成形貌致密的钛酸盐转化膜。使用过氧化氢作氧化剂,硫酸钛为钛源,可以在镁合金表面形成均匀致密的钛酸盐转化膜。延长处理时间,转化膜表面的裂纹变宽;随着过氧化氢浓度的增大,转化膜的表面形貌趋于粗糙,表面裂纹变宽;随着处理温度的提高,转化膜表面膜层发生脱落;随着溶液pH值的增大,转化膜的形貌变得致密,但转化反应速度降低,膜厚度变薄;硫酸钛浓度增大,膜层表面的裂纹明显变宽。EDS和XPS分析证明,转化膜主要是由Ti、Mg、Al、O、C五种元素组成的,Ti以TiO2和Ti2O3的形式存在。耐蚀性测试分析表明,转化膜可以提高镁合金的耐蚀性,自腐蚀电位提高了250mV,自腐蚀电流密度降低了两个数量级。 六氟钛酸为钛源,硅酸钠为成膜促进剂,可以在AZ91镁合金上制备钛酸盐转化膜。EDS和XPS分析表明,膜层主要是由Ti、Si、F、Mg、Al、O六种主要元素组成的,Ti以TiO2和TiF3的形式存在,Si主要以硅酸盐和单质硅的形式存在。随着六氟钛酸浓度的增大,转化膜变得更加致密,但膜层中Ti的含量减少了;随着硅酸钠浓度的增大,转化膜的成分发生变化,硅酸钠浓度大于3g/L时,转化膜成分没有变化;随着处理温度的提高,转化膜表面有明显起皮,尤其是处理温度超过50℃的时候,转化膜中的F含量明显提高了,提高温度促进了转化膜中含F化合物的生成;延长处理时间,转化膜的厚度增加了,当处理时间超过10min的时候,转化膜的成分没有变化;处理溶液的pH值增大,降低了转化反应速度,不利于形成较厚的膜。耐蚀性测试说明钛酸盐转化膜可以提高镁合金的耐蚀性,自腐蚀电流密度降低了两个数量级。
钛酸盐转化膜;镁合金;耐蚀性;膜成分
哈尔滨工业大学
硕士
材料物理与化学
孙明仁
2013
中文
TG174.4;TG146.22
108
2014-03-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）