AZ91镁合金表面稀土转化膜的制备及耐蚀性能研究

采用在镁合金表面形成无毒、无污染的稀土铈转化膜的方法解决AZ91镁合金表面的腐蚀问题。确定了最佳成膜工艺参数，讨论了处理液的浓度、成膜温度和成膜时间等因素对转化膜耐蚀性的影响。利用湿热实验、阳极极化曲线的测定等实验方法评价了转化膜对镁合金表面的防护作用。结果表明，在潮湿温热条件下稀土铈转化膜试样仍能保持膜层的完整性并具有较高的覆盖度，腐蚀现象不明显。腐蚀电势升高，出现钝化现象，腐蚀电流密度下降，稀土铈转化膜可以提高AZ91镁合金的耐蚀性能。用扫描电镜观察了膜的微观形貌，稀土铈转化膜是由基膜和附着的细小颗粒组成，最佳工艺形成的铈转化膜无破碎现象，对AZ91镁合金表面的腐蚀过程的发生有明显的抑制作用。     

AZ31和AZ61镁合金在模拟海水中的腐蚀电化学行为

应用极化曲线、电化学阻抗谱方法研究了两种Mg-Al-Zn系合金——AZ31和AZ61在模拟海水中的腐蚀电化学行为.根据两种镁合金在浸泡过程中腐蚀介质pH值的变化以及扫描电子显微镜对合金微观金相组织和腐蚀形貌的观察,讨论了镁合金的腐蚀机理及合金元素Al的含量对镁合金耐蚀性能的影响.结果表明,AZ61镁合金具有比AZ31镁合金更好的耐蚀性能,其原因主要是AZ61镁合金中Al含量较高使合金的微观组织结构更有利于耐蚀性能的提高.     

预处理对镁合金镧转化膜及耐腐蚀性能的影响

为了提高镁合金镧转化膜的耐腐蚀性能,通过容量法和电化学方法研究了预处理对镁合金AX91D镧转化膜在5%NaCl溶液中腐蚀行为的影响.利用扫描电子显微镜(SEM)和能量色散谱仪(EDS)研究了膜层表面形貌及其组成,通过电极电位的跟踪测试研究了镧转化膜的成膜过程.结果表明:预处理不改变镧转化成膜过程的基本规律,但有助于镧的氧化物沉积;提高了镁合金镧转化膜的耐腐蚀性能,浸泡30 h其耐腐蚀性能与传统的封闭的铬酸盐转化膜相当.     

AZ31镁合金表面聚吡咯的化学氧化合成及其耐蚀性能

以对甲苯磺酸钠为掺杂剂, 三氯化铁为氧化剂, 用化学氧化聚合法在AZ31 镁合金表面制备聚吡咯(PPy)膜. 采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱分析了镁合金表面聚吡咯膜结构, 通过电化学极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)研究了其耐蚀性能, 通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量散射谱(EDS)分析了表面形貌和成分. 和镁合金裸样相比, 聚吡咯膜对镁合金腐蚀有一定的抑制作用. 硅烷预处理改善了镁合金/聚吡咯体系的耐腐蚀性能, 使腐蚀电位较镁合金裸样正移了110 mV, 电流密度减小了约2个数量级.     

六偏磷酸钠对AZ31镁合金电化学行为的影响

为提高AZ31镁合金阳极的活化性能以及抑制它的腐蚀,用电化学等方法研究了在中性3.5%Na Cl体系中,六偏磷酸钠(Na6(PO3)6)对AZ31镁合金电化学行为的影响。结果表明:Na6(PO3)6能大幅度抑制AZ31镁合金的腐蚀,但极化程度有所增大。当Na6(PO3)6的质量分数为2.0%时,AZ31镁合金的缓蚀率高达74.9%,腐蚀后其表面均匀,且活化性能有所改善,在-1.10V处时合金的电流密度高达0.033 m A.cm-2,开路电位Eocp负移程度最大(-1.59 V),活化电位Eact负移程度最大(-1.38 V)。试验结果为AZ31镁合金作为电极材料提供了参考。     

镁合金表面原位生长有机膦酸盐薄膜及耐蚀行为

利用超声辅助的浸渍涂布方法,在AZ91D镁合金表面原位生长了氨基二乙酸亚甲基膦酸镁铝薄膜,其中包含具有纳米尺度的变形六边形板状颗粒。塔菲尔极化曲线、电化学阻抗谱测量表明,修饰后的AZ91D镁合金的耐腐蚀行为依赖于浸渍所用的膦酸浓度、pH值、温度及时间等。在3.5%NaCl溶液中,未修饰的AZ91D其腐蚀活化能是18.1 kJ.mol-1,而在1.5 mmol.L-1膦酸溶液中pH值分别是1.7、11.5时浸渍涂布有机膦酸盐薄膜后,AZ91D的腐蚀活化能分别是27.9、37.8 kJ.mol-1。     

阳极氧化AZ91D镁合金在氯化钠稀溶液中的腐蚀行为

利用盐雾实验、极化曲线扫描、电化学阻抗谱和电化学噪声技术等电化学研究方法结合扫描电镜表面观测技术对AZ91D镁合金氧化膜在1%(w)氯化钠溶液中的耐蚀性能进行了评价. 结果表明, 氧化前后的镁合金腐蚀行为发生明显改变, 如未封孔的阳极氧化膜耐中性5%氯化钠盐雾试验时间超过200 h; 氧化后的镁合金自腐蚀电位明显正移, 点蚀诱导期延长; 阳极氧化膜的高频阻抗约为裸露镁合金的数千倍, 这些变化证明阳极氧化处理使镁合金获取了十分优异的耐蚀性能. 首次利用分形维数Df的变化规律初步描述氧化后AZ91D镁合金的腐蚀过程. 可以发现随着浸泡时间的延长, Df呈现出初期快速增长, 随后出现波动, 最后稍有降低的变化过程. 这种现象对应于氧化后AZ91D 镁合金在1%氯化钠溶液中腐蚀的三个阶段.     

硼砂-对苯二甲酸电解液中AZ91D镁合金的阳极氧化处理

研究了硼砂-对苯二甲酸环保型电解液中AZ91D镁合金的阳极氧化.考察了对苯二甲酸对镁合金阳极氧化过程及其氧化膜性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能量散射谱(EDS)、动电化极化和电化学交流阻抗谱(EIS)等进行了分析表征.结果表明,对苯二甲酸的浓度对阳极氧化成膜过程、氧化膜的表面形貌、厚度、相结构和耐腐蚀性能都有重要影响.在硼酸盐电解液中加入适量的对苯二甲酸后,氧化电流密度降低,过度放电现象受到了明显的抑制,所制得的阳极氧化膜的质量也有了显著改善.氧化膜表面变得光滑、致密,膜厚度略有降低.氧化膜与镁合金基底的结合更紧密,而且其耐腐蚀性能也得到了明显增强.该研究对于镁合金阳极氧化处理工艺的环保化及阳极氧化膜质量的提高都具有积极意义.     

镁合金表面镧、钐稀土防护膜研究

利用化学转化处理在AZ31镁合金表面制备两种非铈稀土防护膜--镧膜和钐膜.采用电化学阻抗谱(EIS)方法评定膜层的防护效果,采用扫描电子显微镜(SEM)和能量色散谱(EDS)表征膜层的表面形貌及组成.结果表明:镁合金表面镧、钐转化膜均由相应的稀土氢氧化物/氧化物及基体金属氢氧化物/氧化物组成;镧转化膜均匀、致密,对基体金属防护效果好,而钐转化膜呈碎片状,部分覆盖基体表面,防护作用很弱.初步探讨了成膜机制.     

许越副教授在本刊发表的论文入选“2009年中国百篇最具影响国内学术论文”

日前,由中国科技技术信息研究所发布的中国百篇最具影响的优秀学术论文正式揭晓,北京航天航空大学化学与环境学院许越副教授在《中国稀土学报》2005年23卷第一期40~43发表的论文:《AZ91镁合金表面稀土转化膜的制备及耐腐蚀性能研究》入选2009年中国百篇最具影响国内学术论文。     

AZ91D镁合金上钼改性锌系磷化膜的制备、 结构及性能

采用在磷化液中添加钼酸钠及腐蚀抑制剂的方法, 在AZ91D 镁合金表面上制备了均匀细致的锌系复合磷化膜. 用XRD对膜层的化学组成及结构进行了表征,用SEM和EDS对膜层的形貌和组分含量进行分析. 结果表明, 磷化膜主要由Zn3(PO4)2·4H2O和单质Zn组成. 在磷化液中加入钼酸钠使磷化膜组织更加细致而且无裂纹. 磷化液中的钼酸钠含量为1.5 g/L时, 磷化膜的结晶最致密, 单质锌的含量最高, 耐蚀性最好. 还提出了一种快速测量镁合金表面膜层耐蚀性的试验方法, 同时对镁合金上的磷化反应的机理进行了探讨.     

Corrosion behavior of Mg,AZ31, and AZ91 alloys in dilute NaCl solutions

Corrosion behavior of extruded Mg, extruded AZ31 alloy, and cast AZ91 alloy was investigated by electrochemical measurements in dilute NaCl solutions. Corrosion products and passivation films were analyzed by X-ray diffraction and X-ray photoelectron spectroscopy. All specimens exhibit the corrosion and passivation zones in dilute NaCl solutions. The aluminum content and alloy microstructure influence the corrosion and passivation processes. AZ91 alloy shows the broadest passivation zone followed by AZ31 alloy and Mg. AZ91 alloy reveals a highest corrosion resistance, and preferential attack is located at the primary Mg phase. Its relatively fine β-phase (Mg₁₇Al₁₂) network and Al₂O₃/Al(OH)₃ compounds produced on the passivation film are the main factors which limit the corrosion progress as compared with AZ31 alloy and Mg. The thick passivation product on AZ31 alloy is the key factor which restricts the corrosion attack in dilute solutions.     

添加氧化铈对AZ91D镁合金表面富镁涂层的保护作用

通过Machu测试、电化学交流阻抗(EIS)和扫描电子显微镜(SEM)等方法研究了添加氧化铈对AZ91D镁合金表面富镁涂层防护性能的影响.氧化铈添加量较少(0.1%,w)时,对涂层耐蚀性无影响;添加量过多(3%)时,涂层耐蚀性降低;添加氧化铈颗粒为0.5%时,涂层的阻抗增大,涂层电容降低,对AZ91D镁合金基体的保护性能明显提高.尽管添加氧化铈不改变富镁涂层对AZ91D镁合金的保护机制,但可显著延长涂层的服役寿命.氧化铈能够降低纯镁颗粒的电化学反应活性,使镁粉腐蚀速率降低,阴极保护时间延长.添加一定量氧化铈后,也有利于涂层屏蔽性能提高,氧化铈能降低AZ91D镁合金表面阳极腐蚀电流密度,提高镁合金腐蚀电位,从而有利于富镁涂层发挥对镁合金基体的阴极保护作用.     

十二烷基苯磺酸钠在AZ31镁合金表面的吸附及其缓蚀作用

采用电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线研究十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对AZ31镁合金在3.5%(w, 质量分数)NaCl腐蚀介质中的吸附行为及缓蚀作用. 结果表明: SDBS可有效抑制AZ31镁合金在NaCl介质中的腐蚀, 其浓度为0.008 mol·L-1时缓蚀效率可达90%以上; 升高温度并不利于提高SDBS的缓蚀效率. SDBS在AZ31镁合金表面主要发生物理吸附, 吸附过程为放热、熵增的自发过程, 近似符合Langmuir单分子层吸附模型; SDBS为混合抑制型缓蚀剂, 但主要抑制阳极反应.     

镁合金化学转化膜的制备及其性能研究

在磷酸钠-磷酸二氢铵-高锰酸钾体系中对镁合金进行化学转化处理.研究了磷酸钠、磷酸二氢铵、高锰酸钾、温度、时间和添加剂对转化膜性能的影响.通过对转化膜结构、成分及性能的测试评价,得到了性能较好的化学转化溶液配方:Na3PO4为5g·L-1,NH4H2PO4为15 g· L-1,KMnO4为1g· L-1,添加剂(NH4)6 Mo7O24为0.5g·L-1.由SEM可观察到转化膜的表面成“干枯河床”状.XRD和EDS检测表明,膜层的主要成分是Mg,Al12 Mg17和无定形相,膜层表面主要有Mn,Mg,K,O和Al等元素组成.腐蚀实验和电化学测试表明,添加剂能够降低转化膜的腐蚀率,转化膜较基体的腐蚀电位正移了0.73 V,提高了镁合金的耐蚀性.     

Ca-P Conversion Coating on AZ60 Magnesium Alloy for Biomedical Application

To improve the anti-corrosion behaviors of magnesium alloy in the inner environment of human body,a bioactive Ca-P coating was deposited on the AZ60 magnesium alloy by a novel simple method.The morphologies of the Ca-P coatings formed under different treatment time were studied by scanning electron microscopy（SEM）.The corrosion behaviors of Ca-P coating were investigated by electrochemical polarization test and electrochemical impedance spectroscopy in both 3％（mass fraction） NaCl solution and simulated body fluid（SBF）.Immersion test in SBF was performed to evaluate the corrosion rate of Ca-P coated magnesium alloy.X-Ray diffraction（XRD） analysis result shows that the coating mentioned above mainly consists of dicalcium phosphate dehydrate（CaHPO4·2H2O,DCPD） and β-tricalcium phosphate dehydrate[β-TCP,Ca3（PO4）2],which exhibits good corrosion resistance.After magnesium alloy was immersed in 1 mol/L NaOH solution at 80 ℃ for 2 h,hydroxyapatite [Ca10（PO4）6（OH）2,HA]appeared on the magnesium alloy substrate,which can further decrease the corrosion rate of AZ60 magnesium alloy in SBF.     

Corrosion behavior of PEO-treated AZ31 Mg alloy in chloride solution

Corrosion behavior and resistance of plasma electrolyte oxidation (PEO)-treated AZ31 Mg alloy were investigated by immersion and potentiodynamic polarization tests in 0.5 M NaCl solution in view of the PEO film thickness and sealing treatment of the PEO films in boiling water. The PEO films were formed using pulse current for various durations in 1 M NaOH?+?0.5 M NaF solution. Filiform corrosion was observed during the immersion test while pitting corrosion occurred during the potentiodynamic polarization test, irrespective of sealing treatment of the PEO films. Corrosion resistance of AZ31 Mg alloy was improved remarkably by the formation of thicker PEO films and their sealing treatments.