AZ31镁合金表面单宁酸转化膜的组织结构与耐腐蚀性能
AZ31镁合金组织性能的影响分析
摘要挤压变形AZ31镁合金组织以绝热剪切条纹和细小的α再结晶等轴晶为基本特征。
挤压变形可显著地细化镁合金晶粒并提高镁合金的力学性能。
随挤压比的增大,晶粒细化程度增加,晶粒尺寸由铸态的d400μm减小到挤压态的d12μm(min);强度、硬度随挤压比的增大而增大,延伸率在挤压比大于16时呈单调减的趋势。
轧制变形使板材晶粒明显细化,硬度提高。
AZ31合金中添加Ce,其铸态组织中能够形成棒状Al4Ce相,并能改善合金退火态组织和力学性能;添加Ce可以改善AZ31的综合力学性能。
关键词:AZ31变形镁合金;强化机制；组织；性能绪论20世纪90年代以来,作为最轻金属结构材料的镁合金的用量急剧增长,在交通、计算机、通讯、消费类电子产品、国防军工等诸多领域的应用前景极为广阔,被誉为“21世纪绿色工程材料”,许多发达国家已将镁合金列为研究开发的重点。
大多数镁合金产品主要是通过铸造生产方式获得,变形镁合金产品则较少。
但与铸造镁合金产品相比,变形镁合金产品消除了铸造缺陷,组织细密,综合力学性能大大提高,同时生产成本更低,是未来空中运输、陆上交通和军工领域的重要结构材料。
目前，AZ31镁合金的应用十分广泛,尤其用于制作3C产品外壳、汽车车身外覆盖件等冲压产品的前景被看好,正成为结构镁合金材料领域的研究热点而受到广泛重视。
第1章挤压变形对AZ31镁合金组织和性能的影响1.1 挤压变形组织特征及挤压比的影响作用图1-1为动态挤压变形过程中的组织变化。
动态变形过程大致分为3个区域:初始区、变形区和稳态区，分别对应着不同的组织。
图1-1a为初始区挤压变形前的铸态棒料组织。
由粗大的α-Mg树枝晶和分布其间的α-Mg+Mg17Al12共晶体组成,枝晶形态十分发达，具有典型的铸造组织特征。
晶粒尺寸为112~400μm。
图1-1b为变形区近稳态区组织。
图中存在大量无序流线,流线弯曲度大、方向不定且长短不一，显然这种组织特征是在挤压力作用下破碎的树枝晶晶臂(α固溶体)发生滑移、转动的结果。
AZ31镁合金基Cu-MOF-SA超疏水膜的制备及其耐腐蚀性能研究
AZ31镁合金基Cu-MOF-SA超疏水膜的制备及其耐腐蚀性能研究王世颖;康丰;吴敏娴;陈艳丽;陈智栋【期刊名称】《材料保护》【年(卷),期】2024(57)1【摘要】腐蚀是影响镁及其合金大规模应用的关键技术难题之一,因可有效隔离金属基底与腐蚀介质的直接接触,从而降低腐蚀速率,制备超疏水表面成为提高镁合金耐蚀性的有效途径。
通过一步电沉积方法,在AZ31镁合金基底上成功制备了铜-金属有机骨架-硬脂酸(Cu-MOF-SA)超疏水膜,并对超疏水膜的耐腐蚀性、化学稳定性和耐热性进行了综合研究。
结果表明,表面的水接触角可达158°,超疏水膜覆盖的试样在3.5%NaCl溶液中表现出良好的耐腐蚀性能,相比AZ31镁合金基底,其腐蚀电位正移了0.24 V,腐蚀电流密度降低了1个数量级。
在pH值为1~14的溶液中浸润24 h后,超疏水膜的水接触角仍可达135°以上,浸泡在pH=1的溶液24 h的超疏水膜的腐蚀电位比AZ31镁合金基底高0.21 V。
在20~90℃空气中保温24 h 后,超疏水膜的水接触角仍保持在154°以上,80℃下保温24 h后其腐蚀电位比AZ31镁合金基底的高0.22 V,腐蚀电流密度比AZ31镁合金基底的小1个数量级。
结果表明,本研究制备的Cu-MOF-SA疏水膜具有良好的超疏水性和耐腐蚀性。
【总页数】9页(P148-155)【作者】王世颖;康丰;吴敏娴;陈艳丽;陈智栋【作者单位】常州大学材料科学与工程学院;常州大学石油化工学院【正文语种】中文【中图分类】TG174.4【相关文献】1.Mg-Mn-Ce镁合金表面超疏水复合膜层的制备及耐腐蚀性能2.铜离子与植酸作用制备镁合金超疏水表面及耐腐蚀性能研究3.镁合金表面超疏水复合膜层制备及其耐腐蚀、自清洁性能研究4.AZ31镁合金表面含纳米SiC氟化镁膜层的制备及耐腐蚀性能因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能
变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能镁合金作为一种新型轻质金属结构材料,在汽车制造、通讯电子、航空航天等工业领域具有广阔的应用前景。
由于镁是密排六方（HCP）结构材料,其塑性变形在室温下仅限于基面{0001}<11（?）0>滑移及锥面{10（?）2}<1011>孪生,因此,镁合金的室温塑性加工能力较差。
目前大多数镁合金制品的加工局限于铸造,特别是压铸成型,然而,铸件的力学性能不够理想且容易产生组织缺陷,极大地限制了镁合金的应用范围。
变形镁合金在铸造后往往通过热变形方式（如挤压、轧制等）细化晶粒、改善合金的组织结构来提高合金的力学性能。
与铸造镁合金相比,变形镁合金的综合力学性能优异;但常规变形镁合金在热变形后一般会产生强烈的{0002}基面织构,而该织构的存在是导致变形镁合金低的室温塑性和高的各向异性的主要原因。
良好的室温塑性是变形镁合金广泛应用的前提之一,而如何通过织构控制及晶粒细化法有效地改善和提高镁合金的室温塑性成为变形镁合金工业发展中的重要方向。
针对上述问题,本论文开展了如下研究工作:（1）铸态纯镁热轧变形过程中{0002}基面织构的演变规律;（2）异步轧制AZ31镁合金板材的形变织构及退火织构;（3）非对称热挤压AZ31镁合金板材的显微组织、织构特征及力学性能;（4）晶粒尺寸及织构对AZ31镁合金室温压缩变形行为的影响。
主要结论如下:铸态纯镁在400℃热轧过程中发生了明显的动态再结晶,伴随晶粒细化和{0001}基面织构的形成。
随着轧制道次的增加,晶粒逐渐细化,晶粒大小趋于均匀,孪晶数量减少;织构由初始态的无规则取向逐渐转化为{0002}基面织构,且基面织构的强度随着热轧变形量的增加而增加。
经多道次热轧后（ε=78%）,纯镁板材内部形成均匀的等轴晶组织和较强的{0002}基面织构。
热轧纯镁中动态再结晶的形核机制主要为基于孪生的动态再结晶形核机制。
AZ31D镁合金固溶处理组织的耐蚀性
AZ31D镁合金固溶处理组织的耐蚀性马伯江;李冲;朱华东【摘要】用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能量分散谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)研究了AZ31D镁合金铸态和固溶组织的特征.为了揭示其腐蚀特征和机理,在NaCl溶液中进行了浸泡试验和极化腐蚀试验.结果显示:由于铸态组织成分不均匀和第二相晶界集中析出,在NaCl溶液中形成了梅花状腐蚀花纹;固溶组织在NaCl溶液中虽具点蚀特征,但耐蚀性仍优于铸态组织.%Theas-cast AZ31D magnesium alloy and its solution-treated microstructure were examinedby optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray Diffraction (XRD).The immersion testing of AZ31D magnesium alloys exposed to NaCl solution and electrochemical measurement were carried out to seek their corrosion characteristics and corrosion mechanisms.The results show that clubs-like patterns form on the surface of the as-cast sample in NaCl solution on account of uneven composition and the second phase precipitation at grain boundary;although pitting corrosion may form on the surface of the solution-treated sample, the self-corrosion current density of the solution-treated sample is far lower than that of the as-cast one in mass ratio of 3.5% NaCl solution saturated with Mg(OH)2.【期刊名称】《青岛科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(037)005【总页数】5页(P512-516)【关键词】AZ31D镁合金;铸态;固溶处理;耐蚀性;NaCl溶液【作者】马伯江;李冲;朱华东【作者单位】青岛科技大学机电工程学院,山东青岛 266061;青岛科技大学机电工程学院,山东青岛 266061;青岛科技大学机电工程学院,山东青岛 266061【正文语种】中文【中图分类】TG146.2作为一种轻金属，镁及镁合金有许多优良性能，其在运输车辆上已经有着广泛的应用。
变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能共3篇
变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能共3篇变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能1变形镁合金AZ31是一种广泛应用于航空、汽车、电子、医疗等领域的轻金属材料。
其具有轻质、高比强度、高耐腐蚀性等突出特点，逐渐成为各个领域中的热门材料。
然而，AZ31合金在加工过程中存在明显的异方性，其机械性能受到材料的组织结构影响较大。
因此，对于AZ31合金织构演变对力学性能的影响进行深入研究，有助于提高这种合金材料的使用性能。
AZ31合金的织构演变与力学性能1. AZ31合金的结构特点AZ31合金属于Mg-Al-Zn系列，由镁、铝、锌组成，其中镁含量最高，达到90%以上。
该合金的强度和塑性取决于其织构和显微结构。
AZ31合金虽然密度较低，但其非球形晶粒结构导致其劣异性强，机械性能较差。
而AZ31合金加工过程中的塑性变形，会导致晶体的取向趋向于某些方向，进而改变其结构和性能。
2. AZ31合金的织构演变材料的织构是指其晶体结构的方向取向分布情况。
AZ31合金材料经过加工后，其晶体取向会出现明显的变化。
织构演变主要表现为以下几个方面：(1) 轧制织构AZ31合金在轧制过程中，由于强制变形而出现滑移活动和晶胞旋转，引起晶体取向转移。
随着轧制次数的增加，合金的织构也发生了显著变化。
初始材料晶粒的织构为强烈的(0001)取向，随着轧制次数的增加，晶胞几乎沿着轧制方向旋转。
在轧制后5次，(0001)织构逐渐消失，取向随机化趋势增强。
(2) 拉伸织构AZ31合金在拉伸过程中，晶粒沿着应力方向伸展。
拉伸应变随机化使得AZ31合金中的(0001)取向被破坏，取向随机性增强。
此外，拉伸过程中晶粒的滑移和旋转也会影响其织构。
(3) 桶形拉伸织构桶形拉伸是一种在不一致模式下进行的拉伸，能够产生高度逆变形，有利于产生组织细化和显着的织构改善。
桶形拉伸后，(0001)取向分布更为均匀，且滞后角度明显减小。
3.织构演变对AZ31合金力学性能的影响材料的力学性能受到其组织结构的影响。
AZ31镁合金表面锡酸盐化学转化膜的研究
、
性 能好 等优 点 ， 在汽 车 、 机械 、 空 航 天领 域 以及 便携 航 式 电子仪表 、 计算 机等领 域得 到 日益 广泛 的应用 。 但镁 自身 的标 准 电极 电位 只 有一 ．７ ［ 化 学 、 ２３Ｖ １ ， 电化学 活性 高， 耐蚀性 很差 ， 为制 约其发 挥 眭能优势 的一个 主要 成
的涂装保护提供 良好基底。
１ 试验条 件及 方法
试 验所 用 材 料 为 经 轧 制 的 Ａ ３ 形 镁合 金 ， Ｚ １变 试
样 尺 寸 为 １ ｍ ｌｍｍｘ ０ ０ ｍｘ ０ ｌｍｍ，选 用 Ｎ ２ｎ ３３ ２ ａ Ｏ ・Ｈ Ｏ、 Ｓ
ＮａＰ ０ 、 ＯＨ 、 Ｈ３ ＯＯＮａ ＮａＰ ４・ ２ Ｏ、 Ｐ ４ ＨＦ ４ ２ ７ Ｎａ Ｃ Ｃ 、 ３ Ｏ １ Ｈ２ Ｈ３ Ｏ 、 、
。
Ｂ Ｍ 。 １） （ ｇ７ 相是 Ｍｇ与 Ａ 组成 的化合 物相 ， Ａ ３ Ａ： ｌ 在 Ｚ１
镁合金组织 中， 相 电位最负， （ ｇ相电位最大 ，仅 １ ３ ｏＭ ） ｔ （＋ Ｂ 电位介于二者之问， ） 三者的电位不同 ， 存在电位差 ，
收稿 １ ：０ ０ １— ３ ３期 ２ １ — ０ １
文 章 编 号 ：０ ０ １ １ ２ １— ５
图 １ 轧 制 态 Ａ ３ 合 金 显 微组 织 Ｚ１
由图 １可 见 ，Ｚ １ 合 金 组织 主要 由 ｏ Ｍｇ相 、 Ａ３ 镁 ｔ ） （ （ ＋ ） 晶 体和 少量 的点 状 １ ＭｇＡ。相 组成 。由于 ａ １共 ３ ３ １） （ ， 组 成 不 同 ，ｒＭｇ相 是 以 Ｍｇ为基 溶 有 Ａ 的 固溶 体 【 Ｏ（ ） ． ｌ ３ 一
AZ31镁合金表面聚吡咯的化学氧化合成及其耐蚀性能
关键词 ： 聚吡咯： Ａ ３ 镁合金： 硅烷： 耐蚀性 Ｚ１ 中图 分 类 号 ： ０６ ７ ４
Ｃｈｅ ｉ ａ ｍ ｃ ｌ Ｏｘｉ ｔ ｄａ ｉ Ｐｏｌ ｅ ｉ ａ ｉ ｆＰｏｌ ｐ ｒ ｏｌ ｎｄ Ｉ ｖｅ ｙｍ ｒ ｔｏｎ ｏ ｙ ｙ ｒ ｅ ａ ｓ Ｃｏｒ ｏ ｉ ｎ ｚ ｔ ｒ ｓｏ Ｒｅ ｉ ｔ ｎ ｅ ｏｎ ｔ ｅＡＺ３ ｓ ｓ ａ ｃ ｈ １ Ｍａ ｅ ｕ Ａｌ ｙ ｇｎ ｓｉ ｍ ｌ ｏ
ｔａ ｓｏｒ ｎ ｒｒ ｄ （ ＴＩ ｓ ｅ ｔｏ ｃ ｐ ｓ ｕ ｅ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ｌ ｈ ｒ ｃｅ ｊａ ｉｎ ｏ ｈ ｒ ｎ ｆ ｍ ｉｆａ ｅ Ｆ Ｒ） ｐ ｃｒ ｓ ｏ ｙ ｗａ ｓ ｄ ｆ ｒ ｓｒ ｃｕ ａ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｆ ｔｅ ＰＰｙ ｆｍ．Ｔｈ ｚ ｏ ｉ ｌ ｅ
ｃ ｒ ｓ ｏ ｅｈ ｖ ｏ ｆ ｈ ｏ ｒ ｉ ｎ ｂ ａ ｉ ｒ ｅ ＰＰｙ ｃ ａ ｅ ３１ Ｍｇ ａ ｌ ｙ ｗａ ｔ ｄ ｅ ｓｎ ｌ ｃ ｒ ｃ ｅｍｉａ ｏ ａ ｉａ ｉ ｎ ｔ ｓ ｏ ｏ ｔ ｏ ｔ ｄ ＡＺ ｌ ｓ ｓ ｕ ｉ ｄ ｕ ｉ ｇ ａｎ ｅ ｅ ｔ ｈ ｏ ｏ ｃ ｌ ｌｒ ｔ ｔ ｐ ｚ ｏ ｅ
（ Ｐ ） 采用傅里 叶变 换￣＃ （ＴＲ） Ｐ ｙ膜． ｆＦ Ｉ 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（ ） 究了其 耐蚀性 能， 日Ｓ研 通过扫描 电子显微镜（ Ｅ 、 Ｓ Ｍ）Ｘ射线能量散射谱（ Ｄ 分析 了表面形貌和成分． Ｅ Ｓ） 和镁
合 金 裸 样 相 比， 吡 咯 膜 对 镁 合 金 腐 蚀 有 一 定 的抑 制 作 用 ． 烷 预 处 理 改 善 了 镁 合 金 ／ 吡 咯 体 系 的耐 腐 蚀 性 聚 硅 聚
AZ31镁合金板材在热处理中组织和性能的演变
ｏ ｅ ｈａ ｉａ ｎ ｌ ｎ ｏｐｅ ｔｅ ｎｄｉａ ｅ ｈａ ｙｅ ｄ ｓ ｒ ｎ ｈ ｄｅ ｃ ｎｄｓａｎ ｔｍ ａ ｅ ｔ ｎｓｌ ｔ ｅ ｇｔ ｌｇ ｌ ａｌ ｆｍ ｃ ｎ ｃ ｌａ ｄ ｂｕ ｇｉｇ ｐｒ ｒ ｉｓ ｉ ｃ ｔ ｄ ｔ ｔ ｉｌ ｔ ｅ ｇｔ ｓ ｅ ｄ ｕｌｉ ｔ ｅ ｉｅ ｓ ｒ ｎ ｈ ｓ ｉｈｔｙ ｆ ｌｓ ｗｈｉｅ ｌ
ＡＺ 合 金 板材 在 热处 理 中组 织和 性 能 的 演变 ＊ ３ １镁
王 自启 ， 晓卿 ， 继 祥 ， 黎 忱 ， 里 波 曹 郭 李 万
（ 原理工大学 材料科 学与工程学院 ， 太 山西 太 原 ０ ０ ２ ） ３ ０ ４
摘 要 ： 究 了热 处理 对 ＡＺ １ 合金 轧 制板 材 显微 组 织 、 研 ３ 镁 室温 力学性 能和 成形 性 能的影 响 。热 处理
ａ ｌｙ ｒ ｌ ｄ ｓ ｅ ｔａ ｏ ｍ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｗｅ ｅｉ ｖ ｓ ｉａ ｅ ．Ｗ ｈ ｎ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｅ ｗｅ ｎ ３ ０ ℃ ａ ｄ ３ ０℃ ， ｈ ｅ ｕ ｔ ｆ — ｌ ｏ ｌ ｈ ｅ ｔｒ ｏ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｒ ｎ ｅ ｔｇ ｔ ｄ ｏ ｅ ｅ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｉ ｂ ｔ ｅ ０ ｓ ｎ ５ ｔ ｅ ｒ ｓ ｌｓｏ ｍｉ ｃ ｏ ｔ ｕ ｔ ｒ ｈ ｗｅ ｈ ｔｔ ｎ ｉａ ｐ ａ ｅ ｒ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｓ ｏ ｄ ｔ ａ ｗｉ ｓ ｄ ｓ ｐ ｅ ｒ ｄ，ａ ｄ ｔ ｅ ｇ ａｎ ｕ ｎ ｄ ｈ ｍｏ ｅ ｅ ｕ ｎ ｉ ｅ ａ ｔ ｒ ｈ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｎ ｈ ｒ ｉ ｓ ｔ ｒ ｅ ｏ ｇ ｎ ｏ ｓａ ｄ ｆ ｆｅ ｅ ｔ ｔｅ ｔ ｎ ．Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｎ ｅｒｓ ｌ ｓ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
AZ31镁合金表面单宁酸转化膜的组织结构与耐腐蚀性能李锟;刘俊瑶;雷霆【摘要】利用单组分单宁酸为成膜剂,在AZ31镁合金表面制备无铬转化膜,采用L9(34)正交试验研究转化处理液中单宁酸的浓度、处理液pH值、温度和处理时间对转化膜形成和耐腐蚀性能的影响,获得最优的转化膜处理工艺.用扫描电镜与X射线光电子能谱对镁合金表面单宁酸转化膜的表面形貌、元素组成及化学价态进行分析,并通过电化学极化曲线和阻抗谱测试,考察镁合金表面单宁酸转化膜的耐腐蚀性能,阐明其形成机制.结果表明,镁合金在温度为50℃,pH值为2.5,单宁酸质量浓度为10 g/L的转化液中浸泡10 min,即可获得耐蚀性良好的单宁酸转化膜.单宁酸转化膜由镁合金表面溶解形成的镁离子Mg2+与单宁酸分子的酚羟基、羧基发生反应生成的镁金属有机螯合物组成,呈网状裂纹结构均匀覆盖于镁合金表面;单宁酸转化膜能有效提高AZ31镁合金的耐腐蚀性能,交流阻抗达到1 250 Ω/cm2,是基体镁合金阻抗(35 Ω/cm2)的300多倍.【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2015(020)004【总页数】6页(P649-654)【关键词】单宁酸;转化膜;耐腐蚀;表面处理;镁合金【作者】李锟;刘俊瑶;雷霆【作者单位】中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TG178镁合金作为轻金属材料之一，具有低密度、高强度、易加工等特点，已广泛应用于航空部件、电子工业、汽车制造业等领域[1−2]。
然而，镁金属的化学活性高，暴露于空气中易腐蚀。
合金表面处理是提高镁合金耐腐蚀性能最有效的方法之一。
对镁合金进行表面处理的方法有很多，如镁合金阳极氧化、化学转化处理、离子注入、化学镀以及电镀等[3−7]。
其中，化学转化处理工艺简单、成本低廉，将镁合金基体浸泡于转化处理液中，通过在镁合金表面生成一层化合物薄膜，起到对基体的保护作用。
可采用铬酸和重铬酸盐体系对镁合金表面进行转化处理[8−10]，但其中的铬离子会造成严重的环境污染以及危害人体健康，因此研发新型无铬转化膜对于提高镁合金耐腐蚀性能具有重要意义。
单宁酸(tannic acid)又称丹宁酸、鞣酸，可以从许多植物如柿子、咖啡、茶叶中获得，因此来源广泛，且不污染环境，对人体无害。
单宁酸属于典型的葡萄糖酞基化合物，有多个邻位酚羟基，可作为一种多基配体与金属离子发生配合反应，形成稳定的有机螯合物，在金属表面形成致密的保护层，所以单宁酸常常被用作缓蚀剂和除锈剂应用于金属材料的表面处理。
目前，单宁酸主要应用于铁、铝、锌和铜等金属材料的处理[11−13]，很少用于镁合金表面处理。
最近，CHEN等[14−15]用添加了钒酸盐和氟锆酸盐等添加剂的单宁酸转化液处理AZ91D镁合金，单宁酸转化膜表现出优于传统铬酸盐转化膜的耐腐蚀性能。
为了进一步阐明镁合金表面单宁酸转化膜的形成机制，采用不含成膜助剂的单组分单宁酸作为处理液无疑是最好的选择，因此本文作者以单宁酸为处理液，在AZ31镁合金表面制备转化膜，采用L9(34)正交实验设计，研究处理液中单宁酸的浓度、处理液的pH值、温度和处理时间对转化膜耐腐蚀性能的影响，利用扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)表征转化膜的微观形貌和组成成分，结合电化学极化曲线和阻抗谱测试，考察镁合金表面单宁酸转化膜的耐蚀性并阐明其形成机制。
1 实验1.1 AZ31镁合金的预处理基体材料为10mm×10mm×1.5mm尺寸的AZ 31镁合金，合金成分(质量分数)为96%Mg-3%Al-1%Zn。
镁合金试样依次经过600#、1 000#、2 000#SiC砂纸打磨，在蒸馏水中清洗干净后，在温度为65℃的NaOH与Na3PO3的混合溶液(溶液中二者的质量浓度分别为45和10 g/L)中洗涤15 min，再用蒸馏水清洗干净，在室温下用65%H3PO3处理30s，最后用蒸馏水清洗干净。
1.2 化学转化处理采用单组分单宁酸作为化学转化处理液的成膜剂。
配制一系列不同质量浓度的单宁酸溶液，将预处理后的镁合金在单宁酸溶液中浸泡一定时间，之后用蒸馏水冲洗，去掉镁合金表面的附着物。
接着将处理过的镁合金在丙酮中入浸1s，快速拿出，用冷风吹干待用。
按照L9(34)正交表设计如表1所列的4因素3水平共9组实验，4因素包括化学转化处理液的pH值、化学转化处理液中单宁酸的浓度、化学转化处理温度和化学转化处理时间，每个因素建立3个水平，以转化膜的交流阻抗作为耐腐蚀性能的评判指标，通过级差计算分析4个因素对转化液成膜性能的影响。
1.3 性能测试采用CHl604E电化学工作站(上海辰华仪器有限公司)测试转化膜的交流阻抗和极化曲线，根据电化学交流阻抗来评价化学转化处理过的AZ31镁合金室温下在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能。
采用三电极测量系统，辅助电极为铂电极，参比电极为饱和甘汞电极，工作电极为浸泡面积1cm2的化学转化处理之后的镁合金片。
交流阻抗谱在开路电位下获得，测试频率范围为0.01 Hz～100 kHz，振幅为10 mV。
极化曲线测试的电势扫描范围为−1.8～1.2 V，扫描速率为0.01 mV/s. 采用Nova nanoSEM-230s扫描电镜 (SEM)观察镁合金表面单宁酸转化膜的微观形貌,利用能谱仪(EDS)定量分析转化膜的化学成分。
采用THERMO K-ALPHA(USA)X射线光电子能谱分析转化膜的表面元素及元素的化学价态。
2 结果与讨论2.1 正交试验结果L9(34)正交试验结果列于表1。
本研究根据交流阻抗来评估处理后镁合金的耐腐蚀性能，并将耐腐蚀性能作为判断转化膜优劣的标准。
利用级差计算结果分析转化处理液的pH值、单宁酸质量浓度c(tannic acid)、处理温度T和处理时间t等4个因素对转化膜交流阻抗的影响。
在表1中，将相同因素条件下获得的转化膜的阻抗平均值的最大值与最小值之差定义为极差R。
转化处理液的pH、单宁酸质量浓度、处理温度和处理时间对应的极差分别为310.67、277、356.67和320.33Ω/cm2，显然，这4个因素中温度对单宁酸转化膜交流阻抗的影响最大。
对交流阻抗影响大小的顺序依次是：处理温度、处理时间、单宁酸转化液pH，单宁酸的浓度。
根据正交实验结果，单宁酸转化的最优工艺条件为：将镁合金在温度为50℃、pH 值为2.5、单宁酸质量浓度为10 g/L的转化液中浸泡10 min，可获得耐蚀性良好的单宁酸转化膜。
2.2 转化膜的形貌和成分图1(a)所示为采用最佳转化工艺获得的单宁酸转化膜的表面形貌。
可见转化膜呈金黄色，覆盖在镁合金表面，与合金结合良好，无脱落现象；网状裂纹是由转化膜形成过程中气体的释放以及转化膜干燥时失去结晶水后膜层收缩所致。
从图1(a)右上角的插图可知，单宁酸转化膜的厚度大约0.67µm。
图1(b)所示为单宁酸转化膜表面的EDS图谱。
EDS分析结果显示转化膜中含有Mg、C、O等3种元素，Mg元素来自于AZ31镁合金基体，C、O元素显然来自于单宁酸有机物。
没有明显的Al和Zn的元素峰，可能是由于其含量太少，或者是因为单宁酸只与合金中的Mg原子反应形成转化膜。
为了进一步明确单宁酸转化膜中元素的化学价态，对其进行X射线光电子能谱分析。
XPS的全谱图显示转化膜中存在Mg、C、O元素，与EDS能谱分析的结果相吻合。
图2(a)、(b)、(c)所示分别为单宁酸转化膜表面C、Mg和O元素的高分辨率XPS图。
由图2可见C1s单峰经高斯成分拟合成2个峰，其对应的结合能分别为284.78和288.08 eV，分别对应苯环的C—C键结合能和C=O键结合能，这说明C元素来自于单宁酸有机物。
Mg1s的单峰存在于1 302.8 eV，对应二价镁离子Mg2+的结合能。
O 1s的单峰经高斯成分拟合可分出2个峰，对应的结合能为530.56和531.36 eV，分别对应有机物的C=O键和—OH键，即单宁酸分子环上的羰基和酚羟基，说明O元素也是来自于单宁酸有机物。
值得注意的是，EDS和XPS分析结果均显示，在单宁酸转化膜中没有发现来自于AZ31镁合金基体的Al元素和Zn元素。
由AZ31镁合金的微观结构可知，AZ31镁合金主要由α-Mg基体相和β-Mg17Al12相组成，Zn元素主要固溶于镁基体相中，而且β相对于α-Mg基体相是较强的阴极区，因此当发生电偶腐蚀时，腐蚀反应优先发生在α-Mg基体相，即镁原子的溶解。
因此，可以推断AZ31镁合金在转化液浸泡过程中，主要是镁基体相的镁原子与单宁酸发生化学反应，单宁酸转化膜的主要成分为Mg2+的单宁酸螯合物及可能的单宁酸水解有机物。
表1 L9(34)正交试验设计及试验结果Table1 Comparison of L9(34)orthogonal test resultsNate:R represents the difference value between the maximum and minimum impedance of the tannic acid conversion coatingNumberingof experiment pH c(tannicacid)/(g…L−1) Temperature/℃ Time/min Impudence value/(Ω…cm−2)1 2.5 5 25 10 1100 2 2.5 10 40 20 346 3 2.5 15 50 30 722 4 3.5 5 40 30 378 5 3.5 10 50 10 781 6 3.5 15 25 20 282 7 4.5 5 50 20 672 8 4.5 10 25 30 192 9 4.5 15 40 10 372 R 310.67 227 35.67 320.33 RT＞Rt＞RpH＞RC图1 镁合金单宁酸转化膜的SEM形貌(a)及其EDS图(b)Fig.1 SEM micrographs(a)and EDS results(b)of the tannic acid conversion coating onAZ31 alloy图2 镁合金单宁酸转化膜表面C元素、Mg元素和O元素的XPS图Fig.2 XPS spectra of C(a),Mg(b)and O(c)elements in the tannic acid conversion coating onAZ31 alloy根据以上结果与分析，镁合金表面单宁酸转化膜的形成过程及转化膜对基体镁合金的保护机理，应该是在酸性的单宁酸溶液中，镁合金表层的镁原子很快溶解形成活化点，生成的镁离子Mg2+与单宁酸水解分子上的酚羟基、羧基发生反应，生成镁金属有机螯合物均匀地覆盖在AZ31镁合金的表面，阻碍镁合金基体与外界腐蚀液的直接接触，从而减缓腐蚀离子向镁基体的扩散，提高镁合金的耐腐蚀能力。