AZ91D镁合金/环氧富镁涂层体系制备及其耐蚀性的研究
镁合金由于其密度小、比强度高及可铸性好等优异的性能在航空、航天和汽车行业中有着广泛的应用前景。然而镁合金的耐蚀性较差，极大地限制了其应用。本论文将纯镁颗粒加入环氧树脂中制得环氧富镁涂层来保护AZ91D镁合金，并对环氧富镁涂层的防护性能进行改善，研究镁合金各种前处理方式对富镁涂层耐蚀性的影响。
本文将纯镁颗粒加入环氧涂层中制得富镁涂层，研究发现富镁涂层可对AZ91D合金起到阴极保护作用，相比环氧清漆涂层对AZ91合金的保护效果明显改善。并且涂层中的镁粉腐蚀产物Mg(OH)2可提供一定程度的屏蔽作用。
之后主要采用电化学方法研究了富镁涂层中镁粉含量对涂层保护性能的影响，富镁涂层对镁合金的阴极保护作用效率以及富镁涂层中镁粉颗粒的作用机理。研究发现，富镁涂层对镁合金基体的保护作用可分为三个阶段:在第一个阶段，富镁涂层主要为镁合金提供屏蔽性保护作用，溶液逐渐向涂层内部渗透，镁粉颗粒逐渐被激活;在第二个阶段，镁粉颗粒为镁合金基体提供阴极保护作用，阴极保护作用时间的长短与活性镁粉的总量以及镁粉消耗的速率有关;在第三个阶段，镁粉的腐蚀产物在涂层中析出，在一定程度上改善富镁涂层的屏蔽性能。富镁涂层为AZ91D镁合金提供的阴极保护并不能完全阻止镁合金的腐蚀。富镁涂层只能在一定程度上减缓镁合金的腐蚀。涂层中镁粉含量应维持在适当值，同时具有较长时间的阴极保护作用和使用寿命。
将三聚磷酸铝添加到富镁涂层，研究发现三聚磷酸铝可显著改善涂层对AZ91D镁合金的防护性能。三聚磷酸铝对富镁涂层的改善作用可分为以下三个方面。首先，三聚磷酸铝溶液的缓冲性能延长富镁涂层对AZ91D镁合金的阴极保护作用时间;其次，添加三聚磷酸铝的涂层中镁粉的腐蚀产物可能由镁的磷酸盐及氧化物组成，增强涂层性能的稳定性;最后，三聚磷酸铝可在镁合金基体表面形成一层由镁的磷酸盐及氧化物组成的保护性膜层，进一步增强涂层的防护性能。
采用硅烷水解液预处理方式在AZ91D镁合金表面制备硅烷膜。研究发现，硅烷膜在镁合金表面形成了Si-O-Mg的化学键合，硅烷膜内部形成Si-O-Si结构，从而使富镁涂层在AZ91D镁合金基体上的附着力显著提高。另外，硅烷膜有效增强了涂层体系的屏蔽性能，从而显著延长富镁涂层对AZ91D镁合金的保护作用时间。
阳极氧化及微弧氧化处理均可增强富镁涂层在AZ91D镁合金表面附着力。本文研究了阳极氧化剂微弧氧化处理对AZ91D镁合金表面富镁涂层防护性能的影响。研究发现两种氧化处理均可提高AZ91D镁合金表面富镁涂层的耐蚀性，减缓基体腐蚀的发展。但由于微弧氧化膜耐蚀性性能优于阳极氧化膜，微弧氧化处理对富镁涂层耐蚀性的改善优于阳极氧化处理。
最后，对经过前处理的镁合金加覆富镁涂层及氟碳面漆构成镁合金表面的防护涂层体系。研究发现相对于进行硅烷预处理的涂层体系，微弧氧化处理的涂层体系耐蚀性更高。经微弧氧化预处理的涂层体系经过2400 h盐雾实验后仍具有良好的屏蔽作用，为镁合金基体提供较好的保护。
镁合金;有机涂层;交流阻抗;阴极保护;耐蚀性
北京化工大学
博士
材料科学与工程
左禹
2013
中文
TG174.4
156
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）