【摘 要】
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镁合金具有质轻、延展性好、比强度高、导电性良好等特性而被广泛应用在航空航天、导弹、汽车、建筑、医疗等领域。但镁合金的化学性质很活泼易被腐蚀,对镁合金进行表面防护因普适性强且效果显著应用最为广泛,其中表面化学转化处理具有操作简单、高效且低价等特点,已成为改善镁合金耐腐蚀性的最为有效的方法之一。本文在课题组前期进行的表面钒锆化学转化膜研究基础上,分别使用KH550和KH570两种硅烷采用一步法和两步法
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镁合金具有质轻、延展性好、比强度高、导电性良好等特性而被广泛应用在航空航天、导弹、汽车、建筑、医疗等领域。但镁合金的化学性质很活泼易被腐蚀,对镁合金进行表面防护因普适性强且效果显著应用最为广泛,其中表面化学转化处理具有操作简单、高效且低价等特点,已成为改善镁合金耐腐蚀性的最为有效的方法之一。本文在课题组前期进行的表面钒锆化学转化膜研究基础上,分别使用KH550和KH570两种硅烷采用一步法和两步法在AZ31镁合金表面制备耐蚀环保钒锆—硅烷复合化学转化膜,对其进行改性研究,进一步提升镁合金表面的转化膜性能。通过SEM、EDS、XPS、接触角测试仪、划痕实验等对转化膜表面形貌、膜层组分、价态和特性进行分析研究,利用电化学测试（电化学阻抗谱、极化曲线）、中性盐雾实验对化学转化膜制备的耐蚀性进行测试分析。在两步法制备工艺中首先采用前期研究的最佳工艺在镁合金表面制备钒锆转化膜,然后采用浸渍法使用硅烷转化液在钒锆转化膜表面制备钒锆-硅烷复合化学转化膜。浸渍前通过正交试验初步确定硅烷的水解工艺范围和膜层固化工艺,结合电化学测试结果确定最佳水解工艺。一步法制备钒锆-硅烷转化膜采用浸渍法在AZ31镁合金表面制备钒锆-硅烷转化膜,转化液配方融合两步法中最佳工艺。通过大量实验确定两步法制备钒锆-硅烷转化膜最佳工艺为KH550:乙醇:水=10:90,硅烷含量为7%,水解时间为6h,水解p H=11.5,镀膜时间60s,固化温度110℃,固化时间50min;KH570甲醇:水=3:97,硅烷含量为5%,水解时间为36h,水解p H=6;镀膜时间45s,固化温度120℃,固化时间60min。综合分析表明:两步法制备钒锆-KH570硅烷转化膜比其他转化膜更加均匀、致密,能完全覆盖钒锆转化膜;与钒锆转化膜结合力最强;耐蚀性最好,相比镁合金试样自腐蚀电流密度提升两个数量级,腐蚀电位明显正移,经过192h中性盐雾试验未出现腐蚀点,耐蚀性能明显提高;且接触角达到111.753°,具有疏水性。通过XPS检测结果可知:钒锆-硅烷转化膜成膜过程可分为硅烷水解、转化和脱水缩合三个过程。将硅烷中的R基官能团水解;水解产物之间反应并通过化学键链接,形成稳定的Si-O-Si三维结构;缩合产物加热烘干,转化膜与基体之间脱水缩合,形成更稳定的化学键。
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