镁粉锡酸盐预处理提高镁合金表面富镁涂层耐蚀性的研究
摘 要摘 要富镁涂层是一种新型的镁合金保护性涂层，由于涂层中含有镁，因而发生腐蚀时，涂层中的镁先被腐蚀，使得镁合金得到保护。但由于镁粉的活性高，在涂层中的填充量较大，使得涂层缺陷较多，而使得涂层保护时间不足。因此，为了让富镁涂层更好的保护镁合金，应对其进行适当的处理。 为了研究出更好的方案保护镁合金，让镁合金腐蚀速率腐蚀程度降低，我们选用镁粉锡酸盐预处理的方法研究其对镁合金表面富镁涂层耐蚀性改善的研究。本论文通过Machu实验、交流阻抗测试、开路电位等手段研究了不同含量的酸盐预处理镁粉锡对镁合金表面富镁涂层耐蚀的影响。主要得出结论如下：（1）锡酸盐预处理镁粉可以明显改善富镁涂层对涂层破损处镁合金基体的防护性能；锡酸盐预处理镁粉的含量较高时，涂层的防护性能较好。（2）锡酸盐预处理镁粉后涂层的性能更为稳定，镁粉的反应活性及反应活性面积随浸泡时间的延长变换较为缓慢，从而延长了镁粉的作用时间，使得涂层寿命延长；含有60%锡酸盐预处理镁粉的涂层对镁合金基体的保护作用时间较长，涂层性能更为稳定。关键词：镁合金；富镁涂层；镁粉；锡酸盐预处理 目 录
第一章 绪论 1
1.1 镁及镁合金简介 1
1.2 镁合金的腐蚀类型 2
1.2.1 电偶腐蚀 3
1.2.2 应力腐蚀 4
1.2.3 晶间腐蚀 4
1.2.4 丝状腐蚀与点蚀 4
1.2.5 腐蚀疲劳 5
1.3 镁合金的腐蚀防护技术 5
1.3.1 金属镀层 5
1.3.2 化学转化 5
1.3.3 阳极氧化 5
1.3.4 激光表面处理 6
1.3.4 激光表面处理 6
1.4 本论文研究的内容和意义 6
1.4.1 研究现状 6
1.4.2 本论文主要研究内容 7
1.4.3 本论文的研究意义 7
第二章 实验材料及其实验方法 9
2.1 实验材料 9
2.2 试样的制备 9
2.3 测试方法 10
2.3.1 Machu测试实验 10
2.3.2 交流阻抗测试 11
br /> 1.4.1 研究现状 6
1.4.2 本论文主要研究内容 7
1.4.3 本论文的研究意义 7
第二章 实验材料及其实验方法 9
2.1 实验材料 9
2.2 试样的制备 9
2.3 测试方法 10
2.3.1 Machu测试实验 10
2.3.2 交流阻抗测试 11
2.3.3 试样编号 12
第三章 实验结果与讨论 13
3.1 Machu测试 13
3.2 电化学交流阻抗测试 16
3.2.1涂层a 16
3.2.2 涂层b 17
3.2.3涂层c 19
3.2.4涂层d 20
3.2.5涂层e 21
3.3 交流阻抗低频阻抗模值变化 22
3.4 拟合参数 23
3.4.1 拟合参数—涂层电容（Qc） 23
3.4.2 拟合参数—涂层电阻（Rc） 24
3.4.3 拟合参数—双电层电容（Qdl） 25
3.4.4 拟合参数—反应电阻（Rct） 26
3.5富镁涂层在涂层破坏区的作用机理 26
3.6 开路电位变化 30
结 论 32
致 谢 33
参考文献 34
绪论
1.1 镁及镁合金简介
镁大约占了地球镁大约占了地球总质量的2%，是除了氧（46.6%）、硅（27.7）、铝（8.1%）、铁（5.0%）、钙（3.6%）、钠（2.8%）、钾（2.6%）含量最多的元素[1]。镁在自然界有许多种存在形式，例如：MgCO3、MgO、总质量的2%[2]，是除了氧（46.6%）、硅（27.7）、铝（8.1%）、铁（5.0%）、钙（3.6%）、钠（2.8%）、钾（2.6%）含量最多的元素[]。镁在自然界有许多种存在形式，例如：MgCO3、MgO等[]。
在中国镁合金的发展前景十分可观，并且使用的范围也越来越广。镁资源的分布也是很广的，世界上大多数的国家或地区资源都不少。作为资源大国的中国，镁资源也是不容小觑的，其含量排在世界第一，当然不止中国，世界其他国家的镁含量也不少，总的来说，镁资源在在世界各地还是相当可观的[]。
由于镁的相对质量较小，这也就造成了镁合金的密度很小，镁合金是目前世界上最轻的商用的金属材料，是二十一世纪重要的绿色工程材料。不仅如此，镁合金还有许多优秀的性能特点，例如：AZ91D，它的密度只有1.81克每立方厘米，但其抗拉强度高达250Mpa，比强度高达138，屈服强度高达160Mpa，延伸率在7%左右，比刚度25.86，导热系数54W/mK，减震系数50，弹性模量45Gpa；A380，它的密度只有7.86克每立方厘米，但其抗拉强度高达517Mpa，比强度高达80，屈服强度高达400Mpa，延伸率在22%左右，比刚度25.9，导热系数100W/mK，减震系数5，弹性模量200Gpa，；碳钢，它的密度只有2.70克每立方厘米，但其抗拉强度高达315Mpa，比强度高达116，屈服强度高达160Mpa，延伸率在3%左右，比刚度24.3，导热系数42W/mK，减震系数15，弹性模量71Gpa；ABS，它的密度只有1.03克每立方厘米，但其抗拉强度高达96Mpa，比强度高达93，延伸率在60%左右，导热系数0.9W/mK[]。由以上数据可以看出，在不同的镁合金里具有不同的性能特点：AZ91D密度小，但是其抗拉轻度、屈服强度等较高，减震系数较高，而延伸率较低；A380的减震系数较低，但其拉伸系数相对于AZ91D要高一些。不同的镁合金具有不同的性能，可以满足不同环境和不同性能的要求，这也为镁合金在将来更好的发展打下基础。
镁合金不仅就其本身而言性能优良，相对于其它金属而言也有许多突出的优势：相对于铁、铝而言，它的密度很小，它的密度只有铁的1/4、铝的2/3，在使用时相对于两者会更轻便些；不仅如此，镁合金还有很高的比强度和比刚度（可参考上面各种合金的性能参考值）以及较好的阻尼性能；作为金属它也有较好的导热性能（例如：AZ91D的导热系数为54W/mK），减震能力也十分可观（例如：AZ91D的减震系数为50）；镁合金相对于其它金属而言，也是比较好回收的种类，由于镁合金的熔化潜热比较低，所以它的熔炼消耗的能力也比较低。而且，相对于一些机械加工性能较差的金属而言，如铝合金、铸铁、低碳钢等，镁合金还可以在高切削速度和大进给量下进行强行切削[]。由于镁合金无论在其材料性能还是在机械加工性能上都有十分突出的优势，所以许多领域都开始进行广泛的应用：电子工业及汽车工业、军工领域、航空航天工业等领域[4]。
地壳中镁的含量是非常可观的，在海水中也有丰富的资源，但海水中的含量要少于在地壳中的含量，前者含量在0.13%左右，后者在1.93%左右[]。
镁作为一种活泼的金属，其很容易与氧气发生反应，并且该反应是放热反应可以促进反应，使得反应更加剧烈。镁与氧气反应生成的氧化镁致密度较低致密度系数只有0.79，不能很好地保护未发生腐蚀的里层金属。我们研究的富镁涂层就是为了更好地保护镁合金使得其表面与空气隔离，使用时间延长，应用更加广泛。
同时，由于
第一章 绪论 1
1.1 镁及镁合金简介 1
1.2 镁合金的腐蚀类型 2
1.2.1 电偶腐蚀 3
1.2.2 应力腐蚀 4
1.2.3 晶间腐蚀 4
1.2.4 丝状腐蚀与点蚀 4
1.2.5 腐蚀疲劳 5
1.3 镁合金的腐蚀防护技术 5
1.3.1 金属镀层 5
1.3.2 化学转化 5
1.3.3 阳极氧化 5
1.3.4 激光表面处理 6
1.3.4 激光表面处理 6
1.4 本论文研究的内容和意义 6
1.4.1 研究现状 6
1.4.2 本论文主要研究内容 7
1.4.3 本论文的研究意义 7
第二章 实验材料及其实验方法 9
2.1 实验材料 9
2.2 试样的制备 9
2.3 测试方法 10
2.3.1 Machu测试实验 10
2.3.2 交流阻抗测试 11
br /> 1.4.1 研究现状 6
1.4.2 本论文主要研究内容 7
1.4.3 本论文的研究意义 7
第二章 实验材料及其实验方法 9
2.1 实验材料 9
2.2 试样的制备 9
2.3 测试方法 10
2.3.1 Machu测试实验 10
2.3.2 交流阻抗测试 11
2.3.3 试样编号 12
第三章 实验结果与讨论 13
3.1 Machu测试 13
3.2 电化学交流阻抗测试 16
3.2.1涂层a 16
3.2.2 涂层b 17
3.2.3涂层c 19
3.2.4涂层d 20
3.2.5涂层e 21
3.3 交流阻抗低频阻抗模值变化 22
3.4 拟合参数 23
3.4.1 拟合参数—涂层电容（Qc） 23
3.4.2 拟合参数—涂层电阻（Rc） 24
3.4.3 拟合参数—双电层电容（Qdl） 25
3.4.4 拟合参数—反应电阻（Rct） 26
3.5富镁涂层在涂层破坏区的作用机理 26
3.6 开路电位变化 30
结 论 32
致 谢 33
参考文献 34
绪论
1.1 镁及镁合金简介
镁大约占了地球镁大约占了地球总质量的2%，是除了氧（46.6%）、硅（27.7）、铝（8.1%）、铁（5.0%）、钙（3.6%）、钠（2.8%）、钾（2.6%）含量最多的元素[1]。镁在自然界有许多种存在形式，例如：MgCO3、MgO、总质量的2%[2]，是除了氧（46.6%）、硅（27.7）、铝（8.1%）、铁（5.0%）、钙（3.6%）、钠（2.8%）、钾（2.6%）含量最多的元素[]。镁在自然界有许多种存在形式，例如：MgCO3、MgO等[]。
在中国镁合金的发展前景十分可观，并且使用的范围也越来越广。镁资源的分布也是很广的，世界上大多数的国家或地区资源都不少。作为资源大国的中国，镁资源也是不容小觑的，其含量排在世界第一，当然不止中国，世界其他国家的镁含量也不少，总的来说，镁资源在在世界各地还是相当可观的[]。
由于镁的相对质量较小，这也就造成了镁合金的密度很小，镁合金是目前世界上最轻的商用的金属材料，是二十一世纪重要的绿色工程材料。不仅如此，镁合金还有许多优秀的性能特点，例如：AZ91D，它的密度只有1.81克每立方厘米，但其抗拉强度高达250Mpa，比强度高达138，屈服强度高达160Mpa，延伸率在7%左右，比刚度25.86，导热系数54W/mK，减震系数50，弹性模量45Gpa；A380，它的密度只有7.86克每立方厘米，但其抗拉强度高达517Mpa，比强度高达80，屈服强度高达400Mpa，延伸率在22%左右，比刚度25.9，导热系数100W/mK，减震系数5，弹性模量200Gpa，；碳钢，它的密度只有2.70克每立方厘米，但其抗拉强度高达315Mpa，比强度高达116，屈服强度高达160Mpa，延伸率在3%左右，比刚度24.3，导热系数42W/mK，减震系数15，弹性模量71Gpa；ABS，它的密度只有1.03克每立方厘米，但其抗拉强度高达96Mpa，比强度高达93，延伸率在60%左右，导热系数0.9W/mK[]。由以上数据可以看出，在不同的镁合金里具有不同的性能特点：AZ91D密度小，但是其抗拉轻度、屈服强度等较高，减震系数较高，而延伸率较低；A380的减震系数较低，但其拉伸系数相对于AZ91D要高一些。不同的镁合金具有不同的性能，可以满足不同环境和不同性能的要求，这也为镁合金在将来更好的发展打下基础。
镁合金不仅就其本身而言性能优良，相对于其它金属而言也有许多突出的优势：相对于铁、铝而言，它的密度很小，它的密度只有铁的1/4、铝的2/3，在使用时相对于两者会更轻便些；不仅如此，镁合金还有很高的比强度和比刚度（可参考上面各种合金的性能参考值）以及较好的阻尼性能；作为金属它也有较好的导热性能（例如：AZ91D的导热系数为54W/mK），减震能力也十分可观（例如：AZ91D的减震系数为50）；镁合金相对于其它金属而言，也是比较好回收的种类，由于镁合金的熔化潜热比较低，所以它的熔炼消耗的能力也比较低。而且，相对于一些机械加工性能较差的金属而言，如铝合金、铸铁、低碳钢等，镁合金还可以在高切削速度和大进给量下进行强行切削[]。由于镁合金无论在其材料性能还是在机械加工性能上都有十分突出的优势，所以许多领域都开始进行广泛的应用：电子工业及汽车工业、军工领域、航空航天工业等领域[4]。
地壳中镁的含量是非常可观的，在海水中也有丰富的资源，但海水中的含量要少于在地壳中的含量，前者含量在0.13%左右，后者在1.93%左右[]。
镁作为一种活泼的金属，其很容易与氧气发生反应，并且该反应是放热反应可以促进反应，使得反应更加剧烈。镁与氧气反应生成的氧化镁致密度较低致密度系数只有0.79，不能很好地保护未发生腐蚀的里层金属。我们研究的富镁涂层就是为了更好地保护镁合金使得其表面与空气隔离，使用时间延长，应用更加广泛。
同时，由于
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