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镁合金因具有比强度高、减震性强、韧性好和生物相容性好等独特的优势而受到越来越多的关注,应用范围从航空航天、军事、电子产品逐步扩展到汽车以及医疗器械等领域。但是,镁合金耐蚀性能差的缺点极大地限制了镁合金的应用范围,因此研究镁合金的腐蚀与防护问题具有非常重要的意义。在众多的金属防腐技术中,添加缓蚀剂和覆盖防腐涂层是两种重要的防腐方法。添加缓蚀剂具有操作简单、成本低和效率高等优点,但是缓蚀剂只能添加到腐蚀溶液中,应用范围较为有限;相对来说,覆盖防腐涂层是更为有效且应用范围较为广泛的防腐方法。尽管近年来有关镁合金防腐问题的研究取得了一定的进展,开发了一些防腐材料和防腐技术,但是还存在以下3个问题急需解决:第一,镁合金缓蚀剂的种类极为匮乏,尤其是低成本、合成简单且对环境污染小的缓蚀剂;第二,缓蚀剂的防腐机制尚不清楚;第三,缺少缓蚀剂与微弧氧化协同作用的防腐涂层。针对上述问题,本文首次发现三苯基苄基氯化鏻(BPP)与L-组氨酸(L-His)以及L-苯丙氨酸(L-Phe)与Zn(NO3)2的复配体系对镁合金具有较好的缓蚀效果,并阐明了其协同缓蚀机理;首次将离子液体缓蚀剂嵌入到微弧氧化涂层的微孔和微裂纹中,制备了一种协同防腐涂层,极大地提高了缓蚀效率。具体研究内容如下:(1)采用电化学方法,分别研究了BPP、L-His以及两者复配之后对AZ33M镁合金的缓蚀作用,得到了以下几点结论:第一,BPP和L-His单独作为镁合金的缓蚀剂,缓蚀作用不大;第二,在0.05 wt.%Na Cl溶液中加入0.50 m M BPP和0.50 m M L-His时,缓蚀效率可达90%以上,即使将Na Cl溶液的浓度扩大10倍,其缓蚀效率仍在85%以上,说明BPP和L-His组成的复配型缓蚀剂的缓蚀作用得到了明显增强。第三,将镁合金在含有0.50 m M BPP+0.50 m M L-His的水溶液中浸泡48 h后,其在0.05 wt.%Na Cl溶液中的缓蚀效率为93.1%,有了显著提高;第四,使用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)表征了相关样品的表面形貌,结果表明,该复配型缓蚀剂的确能够明显降低镁合金的腐蚀程度;第五,使用X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)测试了镁合金表面的腐蚀产物,并结合第一性原理计算,提出了可能的协同缓蚀机理。(2)在上一章工作的基础上,继续寻找其他含有氨基酸的复配型缓蚀剂。本章研究了L-苯丙氨酸(L-Phe)和Zn(NO3)2在0.05 wt.%Na Cl溶液中对AZ31B镁合金的协同缓蚀作用,得到了以下结果:其一,L-苯丙氨酸(L-Phe)和Zn(NO3)2的最佳复配方案为0.07m M Zn(NO3)2+0.30 m M L-Phe,根据电化学数据,计算得到的最高缓蚀效率为93.2%;其二,使用SEM、能量色散X射线光谱(EDS)、XRD和XPS等方法,表征了镁合金样品的表面形貌和腐蚀产物的组成,结果表明,缓蚀剂在镁合金表面形成的保护层,延缓了镁合金的腐蚀;其三,根据实验结果并结合第一性原理计算,提出了该复配型缓蚀剂可能的协同缓蚀机理为:Zn2+与L-Phe反应生成配合物,或者Zn2+作为连接L-Phe和镁合金的桥梁,可使更多的氨基酸吸附在镁合金表面,形成了较为致密的保护层,从而起到了缓蚀的作用。(3)与加入缓蚀剂相比,防腐涂层的耐腐蚀能力更强、抗腐蚀时间更长、应用范围也更广。为研究多功能复合涂层对镁合金的的防护作用,我们首次制备了EP-PF@Si O2/[OTP][NTf2]/MAO复合涂层。首先,在AZ31B镁合金表面制备了微弧氧化陶瓷涂层(MAO);然后,将十八烷基三苯基鏻双(三氟甲基磺酰)酰胺([OTP][NTf2])离子液体填充到微弧氧化层的微孔中;最后,再覆盖超疏水Si O2与环氧树脂(EP)制备的超疏水材料,得到了EP-PF@Si O2/[OTP][NTf2]/MAO复合涂层。研究得到以下结论:第一,电化学测试结果表明,复合涂层的耐蚀性能明显优于单一涂层的耐蚀性能,与MAO涂层相比,[OTP][NTf2]/MAO和EP-PF@Si O2/[OTP][NTf2]/MAO涂层的腐蚀电流密度降低了1和4个数量级;第二,水射流实验证明了复合涂层具有超疏水性能;第三,SEM/EDS的结果表明,覆盖上述超疏水复合涂层的镁合金样品表面,在3.5 wt.%Na Cl溶液中浸泡30天后,样品表面仍完好无损,说明这种超疏水复合涂层具有优异的长期耐蚀能力。