镁合金表面高分子薄膜制备工艺及对其耐腐蚀性能研究.doc

1、镁合金表面高分子薄膜制备工艺及对其耐蚀性能的研究摘 要镁合金在交通、通讯和航空航天等领域具有广泛应用，但其硬度低、耐磨性和耐腐蚀性差，在其表面制备一层耐磨损、抗腐蚀的薄膜可增强镁合金的表面性能，抑制镁合金的腐蚀和磨损。聚苯胺薄膜具有摩擦系数低、抗磨损和耐腐蚀性能好，是理想的功能防护薄膜。本论文利用化学聚合法和电化学工作站用循环伏安法在AZ91镁合金上制备聚苯胺薄膜。利用扫描电镜（SEM）分析了薄膜的形貌和微观结构，研究了薄膜的耐腐蚀性能。研究表明在碱性或酸性溶液中，镁合金表面可以制备在空气中稳定的灰黄色聚苯胺膜，且与基体的结合较好，从而在镁合金表面制备了既可以导电又可以耐蚀的膜层。但是聚苯胺膜

2、层并不是均匀覆盖在基体表面,而且膜层表面存在很多的微孔;聚苯胺改变了膜层的电极电位，在腐蚀介质中聚苯胺膜以点蚀或剥离的方式进行腐蚀。关键词：AZ91镁合金，聚苯胺膜，循环伏安法，耐腐蚀性能Preparation of Polyaniline Film on Magnesium Alloy And The Study of The Corrosion ProtectionAbstractMagnesium alloys are very prospective materials for applications in the automotive，communication and aeros

3、pace industry.However，the poor mechanical strength,the poor corrosion and wear resistance restrict their practical application.The protective hard coatings with excellent wear and corrosion resistance on the magnesium alloys are one of the most effective ways to overcome the drawback and enhance the

4、 performance or the magnesium alloy surface.Polyaniline film with low coefficient，excellent wear and corrosion resistance is a promising function protective material.In this paper,the Polyaniline films are prepared on AZ91 Magnesium alloys surface by chemical polymerization and cyclic voltammetry. T

5、he morphology,composition and microstructure of the deposited Polyaniline films were characterized by scanning SEM.The bond strength and corrosion resistance property of the Polyaniline films were investigatedThe study shows that:the grey-yellow polyaniline film,which is stable in the air are prepar

6、ed on AZ91 magnesium in alkaline solution.Therefore,film both electrical conductivity and anti-corrosion is presented on AZ91 magnesium .However,the films are not uniform .And there are many microporous on the surface of the film.Besides open circuit potential of AZ91 magnesium alloys become more po

7、sitive than that of in nature .Corrosion behaviors are pitting and stripping for polyaniline coatings as immersion in the media of the corrosive solution.Key words：AZ91，Polyaniline Film，Cyclic Voltammetry，Corrosion Resistance.目 录1 绪论11.1 引言.11.2 镁及其合金的腐蚀行为.2 1.2.1 镁及其合金的腐蚀机理和腐蚀热力学判据.2 1.2.2 镁及其合金的腐蚀

8、动力学影响因素.4 1.2.3 镁及其合金的负差数效应.51.3 镁合金的表面处理的研究现状.61.4 聚苯胺薄膜的合成、结构特点及应用.11 1.4.1 聚苯胺的结构特点.11 1.4.2 聚苯胺应用.11 1.4.3 聚苯胺的合成方法.13 1.5 镁合金表面聚苯胺薄膜的研究现状及前景.141.6 本论文的研究背景和主要内容.152 试验方法及分析手段.162.1 引言.162.2 仪器与试剂.17 2.3 实验方法.19 2.3.1 基体材料的处理.19 2.3.2 聚苯胺膜制备方法.19 2.3.3 SEM(Scanning Electron Microscope)分析.202.3.4

9、 腐蚀性能测试.203 聚苯胺薄膜制备过程及组织分析.213.1 1号试样.213.2 2号试样.233.3 3号试样.253.4 4号试样.273.5 5号试样.293.6 本章小结.304 聚苯胺薄膜对镁合金耐腐蚀性能的影响.31 4.1 引言.31 4.2 电化学性能测试.31 4.2.1 塔菲尔曲线.32 4.2.2 各试样耐蚀性研究.334.3 聚苯胺的防腐机理 .384.4 本章小结.395 总结.40致谢.41参考文献.4241 绪论1.1引言资源和环境是21世纪人类社会发展过程中面临的首要问题。随着目前大规模生产的出现金属材料被广泛使用，其消耗量也急剧上升。以当前传统制造业的资

10、源消耗情况估算，铁、铜、铝等常用金属的资源将在今后百年之内消耗殆尽。节约资源、减少污染势必成为本世纪人类社会发展中的重要研究课题。镁是地球上含量较为丰富的元素之一，分布广泛，约占地球总质量的2.35%。作为一种工程材料，镁的潜力目前尚未充分挖掘出来，开发利用还远远不如钢铁、铜、铝等成熟。纯镁的密度很小，约为1.74g/cm3。晶体结构为密排六方，轴比为1.6236，与理想密排六方的轴比1.633相差不大。纯镁滑移系较少，冷变形较为困难。升高温度到250以上，滑移系增多，呈现出较好的塑性1,2。纯镁很少作为结构材料来使用，通常是以合金的形式出现在工程应用中。镁合金保持了纯镁质地轻的特点，密度约为

11、钢的1/5，铝的2/3，比强度高、导热性和导电性好、加工性能优良(切割、挤压成型、铸造、焊接等)。另外，镁合金还具有较好的电磁屏蔽性能和吸震性能，易于回收，符合环保要求，对环境无不良影响。早期，镁合金主要被应用于航空航天工业。目前在交通、光学仪器、电子工业、电讯、音响材料等领域的应用只益广泛，年增长速度约203。在很多传统会属矿产趋于枯竭的今天，加速开发镁材料是人类社会可持续发展的一大重要措施。但是镁的化学活性大，标准电极电位很低，耐蚀性差，严重影响其在一些关键场合长期使用，因此必须对镁和镁合金采取有效的防护措施。提高镁和镁合金的耐蚀性通常从两处入手：一方面是采用合金化或提高纯度的方法，引入有益元素或降低有害元素(Fe、Ni、Ca、Co等)的危害，改善镁合金自身的性能；另一方面则是采用各种表面改性技术，以提高表面性能来保护基体不受环境侵蚀5。从目前的研究情况来看，由于镁的固有特性所决定，依靠合金化来提高耐腐蚀性，其程度毕竟有限，而且某些场合所需求的合金是特定的，因此表面改性仍是提高镁合金耐蚀性的主要手段。镁合金的表面处理技术主要有电镀，化学转化膜层，氢化物膜层，气相沉积膜层，激光熔覆，有机膜层。尽管这些技术在一定时期能满足某些行业对镁及其合金的防护的要求，但是目前这些技术并不能满足电讯行业特定的要求，如：既