Reline离子液体中AZ31镁合金表面电沉积铝及其耐蚀性研究

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AZ31镁合金表面生物活性Si-CaP涂层的电沉积制备及性能研究的开题报告

AZ31镁合金表面生物活性Si-CaP涂层的电沉积制
备及性能研究的开题报告
题目：AZ31镁合金表面生物活性Si-CaP涂层的电沉积制备及性能研究
一、选题背景和意义
镁合金因其具有轻量化、高比强度、良好的生物相容性等优点，在
医疗领域中得到了广泛的应用。

但是，由于镁合金表面易于氧化和腐蚀，在血液和体液中会被分解，导致微生物感染和其他不良反应，限制了其
在医疗领域的应用。

因此，开发一种生物活性涂层来改善镁合金表面的
生物相容性和耐腐蚀性具有重要意义。

二、研究目标和内容
本研究旨在通过电沉积制备AZ31镁合金表面生物活性Si-CaP涂层，提高其表面生物相容性和耐腐蚀性，同时研究涂层的微观结构、化学成
分和物理性能，并探究涂层的生物活性和生物相容性等方面的性能，为
镁合金在医疗领域的应用提供技术支持。

具体的实验内容包括涂层的制备工艺优化、表面形貌和结构的表征、化学成分分析、涂层耐腐蚀性能测试、细胞生物学测试以及生物相容性
评价等。

三、论文结构和创新点
本论文将分为绪论、研究方法、实验结果与分析、结论与展望四个
部分。

具体内容包括：介绍背景和意义、文献综述、涂层制备工艺优化、涂层表面形貌和结构的表征、涂层化学成分分析、涂层耐腐蚀性能测试、涂层细胞生物学测试、涂层生物相容性评价等。

创新点在于本研究采取电沉积法制备Si-CaP涂层并研究了该涂层对
于AZ31镁合金表面生物相容性和耐腐蚀性的影响。

在化学成分、表面形
貌、表面电位、耐腐蚀性和生物活性等方面进行了全面的研究和分析，为镁合金在医疗领域应用提供了切实可行的方法和技术支持，具有一定的实用价值。

镁合金(AZ31B)表面复合涂层的涂装及性能研究的开题报告

镁合金(AZ31B)表面复合涂层的涂装及性能研究的开题报告一、选题背景随着现代工业的不断发展，镁合金逐渐成为一种重要的结构材料，并广泛应用于航空、汽车、电子等领域。

然而，镁合金表面的化学和物理性质决定了其具有较差的耐蚀性、耐磨性和耐热性。

因此，镁合金表面的涂覆技术已成为一种不可或缺的处理方法，可以显著提高其性能和使用寿命。

传统涂覆方法包括电镀、喷涂和热喷涂等，但存在一些缺点，例如产生大量废水和废气、影响环境和健康等。

相比传统涂覆方法，复合涂层技术具有环保、高效、低成本等优点，因此越来越受到重视。

复合涂层是将两种或以上的材料结合在一起形成的一种新材料，它可以综合利用不同材料的优点，提高表面的性能和耐久性。

目前，国内外已有一些关于镁合金表面复合涂层的研究，但其研究对象多为AZ91D、WE43等较常见的镁合金，而对AZ31B的研究相对较少。

因此，本研究将着眼于AZ31B镁合金，采用复合涂层技术制备涂层，旨在提高其耐蚀性、耐磨性和耐热性，为该材料的应用提供有效支持。

二、研究内容1. 选取合适的复合涂层材料：根据涂层的应用环境及需求，选取适合AZ31B镁合金的复合涂层材料。

2. 设计涂层的制备工艺：根据选定的复合涂层材料和AZ31B镁合金的物理和化学性质，确定制备涂层的工艺条件。

3. 制备复合涂层：采用物理沉积（磁控溅射、电子束蒸发等）或化学沉积（溶胶-凝胶、浸渍法、电泳沉积等）等方法制备复合涂层。

4. 分析涂层的性能：利用电化学沉积、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、拉伸试验等测试手段，分析复合涂层的性能和表面形貌。

5. 评价涂层对AZ31B镁合金的影响：对比未经涂层的AZ31B镁合金和涂层处理后的AZ31B镁合金，评价涂层对其耐蚀性、耐磨性和耐热性的影响。

三、研究意义1. 探索AZ31B镁合金表面涂层的制备方法：本研究将针对AZ31B镁合金的特殊物理和化学性质，研究适合其表面涂覆的复合涂层材料及制备工艺，为该材料的应用提供技术支持。

AZ31镁合金的电化学腐蚀行为

第29卷　第1期2008年2月大连交通大学学报JOURNAL　OF　DAL I A N　J I A OT ONG　UN I V ERSI TYVol.29　No.1　Feb.2008　　文章编号:167329590(2008)0120089204AZ31镁合金的电化学腐蚀行为谭庆彪,杨海刚,朱雪梅(大连交通大学材料科学与工程学院,辽宁大连116028)3摘要:采用阳极极化和电化学阻抗谱(E I S)技术研究了AZ31镁合金的电化学腐蚀行为.阳极极化结果表明:AZ31镁合金在中性NaCl溶液中发生活化溶解,随Cl-浓度增加,腐蚀速率增加;在不同pH溶液中,随pH值增大发生由活化溶解向自钝化的转变,临界值为pH=10.5.电化学阻抗谱结果表明:在Ecorr-100mV电位下,阻抗谱由单一容抗弧组成,等效电路为Rs (QRt),表征析氢反应过程;在Ecorr电位和E corr+100mV电位下,阻抗谱由高频容抗弧和低频感抗弧组成,等效电路为R s(QR t(LR L)),感抗弧的出现表明电极反应过程中存在中间产物M g+.关键词:AZ31镁合金;腐蚀;阳极极化;电化学阻抗中图分类号:TG113.12文献标识码:AElectrochem i ca l Corrosi on Behav i ors of AZ31M agnesi u m A lloysT AN Q ing2biao,Y ANG Hai2gang,ZHU Xue2mei(College of Materials Science and Engineering,Dalian J iaot ong University,Dalian116028,China)Abstract:The electr oche m ical behavi or of AZ31Mg all oy was investigated by measuring anod2 ic polarizati on curves and electr oche m ical i m pedance s pectr oscopy(E I S).The results of anodic polarizati on indicated that AZ31all oy diss olves in the NaCl s oluti ons with pH of7,and corr o2 si on rates of the AZ31Mg all oy increase with Cl-concentrati ons.I n different pH values s olu2 ti ons,the transf or mati on fr om the active diss oluti on t o the passivati on is taken p lace for AZ31 Mg all oy at a critical pH value of1015.A t a cathodic potential,the E I S shows only a capaci2 tive l oop in the high frequency range accounts for hydr ogen evoluti on,and the equal circuit is R s(QR t).A t the corr osi on potential and an anodic potential,the E I S consists of t w o l oop s,one capacitive in the high frequency range and another inductive in the l ow frequency range whichindicates inter mediate p r oductsMg+,and the equal circuit is Rs (QRt(LRL)).Key words:AZ31magnesiu m all oy;corr osi on;anodic polarizati on;E I S 镁合金密度低、比强度和比刚度高、减振性能好、能承受较大的冲击载荷,在汽车制造、航空航天和电子领域具有广阔的应用前景[1].镁合金腐蚀性能差的缺点成为制约其在工程领域中广泛应用的瓶颈之一[2,3],主要表现为点蚀,尤其是在含Cl-环境中的点蚀问题备受关注[4].目前,镁合金在含Cl-环境中的腐蚀问题研究主要集中在相结构和微观形态对其腐蚀性能的影响,进而研究镁合金的腐蚀机制[5-7],但腐蚀环境,如溶液的pH值、离子种类和浓度等,对镁合金尤其是变形镁合金腐蚀行为和过程的影响报道较少[8].本文采用阳极极化和电化学阻抗谱技术研究了AZ31变形镁合金在不同Cl-浓度及不同pH值溶液中的电化学腐蚀行为及过程,旨在进一步探讨镁合金的腐蚀机制.3收稿日期:2006212224作者简介:谭庆彪(1981-),男,硕士研究生E2ma il:x mzhu@.90　大连交通大学学报第29卷1　实验方法实验材料选用AZ31变形镁合金板材,名义成分为3%A l,1%Zn,0.2%Mn,其余为Mg .试样尺寸为18mm ×18mm ×8mm 3,采用Si C 砂纸依次研磨至2000#,1.5μm 金刚石抛光膏抛光,获得光滑表面,丙酮清洗,吹干备用.阳极极化曲线采用CP5-1型综合腐蚀测试仪测量.采用三电极体系,参比电极为饱和甘汞电极(SCE ),辅助电极为铂电极,工作电极为被测试样,有效面积为1c m 2.测量时,试样电极在溶液中稳定5m in 后获得稳定的开路电位(E OCP ),再从低于E OCP 约150mV 起,以1mV s -1的速度进行动电位扫描.腐蚀介质为pH 为7的0.01～0.1mol/L NaCl 溶液和pH 为5.8～13的溶液.电化学阻抗谱(E I S )采用CP5-2型恒电位/恒电流仪、AC5型宽带频响分析仪和PC 机进行测量,测试频率范围为30kHz -5mHz,正弦波交流激励信号幅值为5mV.应用Zsi m p W in 软件进行E I S 数据拟合.测量前在给定电位处极化5m in .腐蚀介质为pH 为12的0.5mol/L NaCl 溶液.实验所用药品均为分析纯,溶液采用去离子水配制.2　实验结果与讨论　图1　AZ31镁合金在Cl -浓度为0.01～0.1m ol/L的中性NaC l 溶液中的阳极极化曲线图1给出了AZ31镁合金在Cl -浓度为0.01～0.1mol/L 的中性NaCl 溶液中的阳极极化曲线.由图可见,AZ31镁合金在不同Cl -浓度溶液中具有相似的阳极极化行为,均发生活化溶解,表明该合金在中性NaCl 溶液中腐蚀严重.自腐蚀电位E corr 和阴极Tafel 斜率随Cl -浓度增加变化不大,说明Cl -浓度对自腐蚀电位和阴极析氢反应影响较小;而随Cl -浓度增大阳极电流密度增加.这是由于Cl -优先吸附在镁合金表面缺陷处,发生如下反应[9]:M g 2++2C l -→M gC l 2+2e(1)形成可溶性的MgCl 2,抑制了具有保护性的氧化物膜层的形成,有利于新鲜表面与电解质溶液接触,使腐蚀速率增加,腐蚀电流密度增大,Cl -浓度越大,上述作用越明显.图2　AZ31镁合金在pH 为5.8～13溶液中的阳极极化曲线图3　AZ31镁合金在0.5m ol/L 、pH 为12的NaC l 溶液中的阳极极化曲线图2给出了AZ31镁合金在pH =5.8～13溶液中的阳极极化曲线.由图可见,AZ31镁合金自腐蚀电位E corr 随pH 值增加变化不大,维持在-1550mV 左右.pH 值小于9时,发生阳极活化溶解,没有钝化趋势.随着pH 值的增加直至13,(Mg,A l )(OH )n 或(Mg,A l )x O y 的致密氧化物膜形成[6],对基体起到了　第1期谭庆彪,等:AZ31镁合金的电化学腐蚀行为91　有效的保护作用,自钝化发生.致钝电流密度I c 和维钝电流密度I p 在pH 为12的溶液中最小,钝化能力最好,而pH 为13时,维钝电流密度反而增大,这可能是由于部分A l 2O 3转化成A l O -2进入溶液,使氧化物膜致密度降低,导致维钝电流密度I p 增大.图3给出了AZ31镁合金在0.5mol/L 、pH 为12的NaCl 溶液中的阳极极化曲线.由图可见,随着Cl -浓度增大到0.5mol/L,即使在pH 为12的条件下AZ31镁合金同样发生活化溶解.这可能是由于Cl -浓度的增大,(Mg,A l )(OH )n 或(Mg,A l )x O y 的致密氧化物膜被严重的破坏,形成大量可溶性的MgCl 2,腐蚀严重.为了进一步研究AZ31镁合金的腐蚀过程,测量了此条件下的E I S 谱.图4　AZ31镁合金在0.5m ol/L 、pH 为12的NaC l 溶液中的E I S 谱及其拟合谱图5　拟合E I S 谱的电极系统等效电路图4给出了AZ31镁合金在0.5mol/L 、pH 为12的NaCl 溶液中的E I S 谱及其拟合谱.测量电位分别为阴极电位-1657mV (E corr -100mV )、自腐蚀电位-1557mV (E corr )、阳极电位-1457mV (E corr +100mV ),如图3所示.图5给出了拟合E I S 谱的电极系统等效电路[10],分别对应阴极电位E corr -100mV [图5(a )]和自腐蚀电位E corr 、阳极电位E corr +100mV [图5(b )].图中,R s 为溶液电阻,Q 为常相位角元件,R t 为电荷转移电阻,L 为等效电感.E I S 谱均表现为圆弧形,表明在这三种电位下电极反应过程均受活化控制.在阴极电位E corr -100mV,E I S 表现为单一高频容抗弧,电极系统只存在一个时间常数,根据图5(a )等效电路进行拟合,拟合效果较好,表明电极表面膜完整覆盖在合金表面[11],主要进行阴极析氢反应.在自腐蚀电位E corr 和阳极电位E corr +100mV,E I S 均由高频容抗弧和低频感抗弧组成,电极系统存在两个时间常数,根据图5(b )等效电路进行拟合,拟合效果较好,感抗弧的出现表明阳极溶解过程中存在中间产物[10].宋光铃[11]等已证实镁在电极反应过程中出现单价Mg +,此时电极反应过程如下:M g →M g ++e(2)M g ++H 2O →M g 2++OH-+1/2H 2(3)2H 2O +2e →2OH-+H 2(4)且在E corr 下具有较大的容抗弧直径,表明在此二种电位下,合金虽具有相同的腐蚀机制,但自腐蚀电位下的合金表面氧化膜具有优于阳极电位下的保护作用.由图4还可见,R t 随测试电位升高而减小.在电极/溶液界面上,交换电流密度i 0和双电层电容C d l 可按下述公式计算[12]:i 0=(R T /nF )/R t (5)C d l =0.5πf m ax i 0(6)式中,n 为电极过程中的转移电荷数,F 为法拉第常数,f m ax 为容抗弧最高点频率.交换电流密度i 0表征腐蚀速率,随腐蚀速率增加而增加,式(5)表明电荷转移电阻R t 越大,电极腐蚀速率越小.综合式(5)和(6)可知,随着R t 增大C d l 减小,电极表面膜完整[10].R t 随测试电位升高而减小,表明合金表面膜由完整出现局部破坏,证明了部分保护膜机制[13].　大连交通大学学报第29卷923　结　语(1)AZ31镁合金在中性NaCl溶液中发生活化溶解,随Cl-浓度增加,腐蚀速率增加;在不同pH溶液中,随pH值增大,AZ31镁合金发生由活化溶解向自钝化的转变,pH临界值为10.5.(2)AZ31镁合金在0.5mol/L、pH为12的NaCl溶液中发生电化学腐蚀,阴极过程为析氢过程;高于自腐蚀电位E,发生阳极溶解,电极反应过程存在中间产物Mg+.corr(3)AZ31镁合金在0.5mol/L、pH为12的NaCl溶液中随测试电位升高,电荷转移电阻R减小,低t频出现感抗弧,表明合金表面膜由完整变为局部破坏,证明了部分保护膜机制.参考文献:[1]C LOW B B.M agnesiu m industry overvie w[J].Advanced M aterials Pr ocesses,1996,150(4):33234.[2]K OJ I M A Y,A I Z AWA T,H I G ASH I K,et al.Pr ogressive step s in the p latfor m science and technol ogy for advanced magnesi2u m all oys[J].Materials Science Foru m,2003,419:3220.[3]S ONG G L,AT RE NS A.Corr osi on Mechanis m s of Magnesiu m A ll oys[J].Advanced Engineering M aterials,1999,1(1):11233.[4]MAK AR G L,KRUGER J.Corr osi on of magnesiu m[J].I nternati onalM aterials Revie ws,1993,38(3):1382153.[5]LUNDER O,V I D E M M,N I S ANC I O G LU K.Corr osi on resistant magnesiu m all oys[J].Journal of Materials 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its all oys using electr oche m ical tech2niques[J].Joural of Power Sources,1996,63:1032107.[13]S ONG G,ATRE NS A,ST JOHN D,et al.The anodic diss oluti on of magnesiu m in chl oride and sul phate s oluti ons[J].Cor2r osi on Science,1997,39:198122004.。

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。

AZ31B镁合金表面激光合金化Al-SiC涂层制备及其性能研究

AZ31B镁合金表面激光合金化Al-SiC涂层制备及其性能研究AZ31B镁合金是一种轻质、高强度、高塑性的金属材料，工业应用领域广泛。

然而，由于其在空气中易于氧化，并且易于发生腐蚀、磨损等问题，限制了其进一步应用。

因此，研究AZ31B镁合金表面涂层具有重要的意义。

本文采用激光合金化方法在AZ31B镁合金表面制备了Al-SiC 复合涂层。

该涂层具有较高的硬度和耐磨性，并且能够提高材料的耐腐蚀性能。

制备过程中使用了激光将金属基材和添加剂同时加热到高温，然后将涂层材料熔融在基材表面形成涂层。

研究发现，合金化过程中的反应参数对涂层质量和性能有重要影响，其中激光功率和扫描速度是关键因素。

当激光功率为2.5 kW、扫描速度为600 mm/min时，制备出的涂层具有最佳的硬度和耐磨性。

经过一系列的性能测试，Al-SiC复合涂层具有较好的力学性能和耐蚀性。

在三氯化铁溶液中的腐蚀试验中，可以看到涂层表面出现了少量的氧化物，但仍能保持较好的耐蚀性。

在磨损试验中，使用球盘式磨损试验仪对涂层进行磨损性能测试，结果表明涂层的磨损体积损失率在0.124×10-5 mm3/N·m左右，远低于未涂覆AZ31B镁合金的磨损体积损失率0.526×10-5 mm3/N·m，说明涂层可以有效提高材料的耐磨性能。

综上所述，AZ31B镁合金表面激光合金化Al-SiC涂层制备具有一定的优越性，并且具有广泛的工业应用前景。

未来可以进一步探究其在汽车、航空、航天等领域中的应用，实现该涂层技术的工业化应用。

本文阐述了AZ31B镁合金表面激光合金化Al-SiC涂层的制备方法及其性能研究。

下面列出一些相关数据并进行分析：1. 涂层硬度经过显微硬度测试，Al-SiC复合涂层的硬度达到了480 Hv，明显高于未涂覆AZ31B镁合金的约40 Hv，表明涂层可以有效提高材料的硬度。

2. 腐蚀试验使用三氯化铁溶液进行腐蚀试验，发现在涂层表面出现了少量的氧化物，但是涂层的耐蚀性仍然较好。

AZ31镁合金在模拟体液中的腐蚀行为研究

腐蚀倾向也越大。
关键词：镁舍金；模拟体液；局部腐蚀中图分类号：０６４６．６文献标志码：Ａ文章编号：１６７４ — ３６４４（２０１３）０５ — ０３５３ — ０５
镁及镁合金具有优良的综合力学性能、良好的生物相容性以及生物可降解吸收性，作为一类
蚀行为，发现镁合金在Ｈａｎｋ ’ Ｓ液中的腐蚀主要为氯离子引起的点蚀；加入Ｈ：ＰＯ和ＨＰＯ；
和ＨＣＯｆ离子的存在以及Ｈａｎｋ’ Ｓ液ｐＨ值对
ＡＺ３１镁合金腐蚀速率和局部腐蚀倾向的影响。
砂纸逐级打磨至１０００后，用乙醇丙酮清洗除油。腐蚀介质为８ｇ／Ｌ的ＮａＣ１溶液和ｐＨ一７．４
的Ｈａｎｋ ’ ｓ液（其组成为８ｇ／ＬＮａＣ１，０．４ｇ／ＬＫＣ１，
第３６卷第５期２０１３年１Ｏ月
武
汉
科
技
大
学
学
报
Ｖｏ１．３６。Ｎｏ．５
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
金在模拟体液中腐蚀行为的影响。结果表明，ＨＰＯ和ＨＣＯ对ＡＺ３１镁合金在ＮａＣ１溶液中的腐蚀具有

AZ系镁合金耐蚀性研究进展

ＳＯＮＧＸｉａｏｊｉｅ，ＬＩＱｕａｎ ’ ａｎ，ＬＩＵＷｅｎｊｉａｎ，ＣＨＥＮＺｈｉ
（ｃｈｓｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１０２３）
镁合金腐蚀与防护研究未来的发展方向。中图分类号：ＴＧ１７
ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｎＣｏｒｒｏｓｉｏｎＲｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＡＺＳｅｒｉｅｓＭａｇｎｅｓｉｕｍＡｌｌｏｙｓ
０引言
在全球气候变化深刻影响着人类生存和发展的背景下，
节能、环保是当前发展低碳经济必须考虑的因素，也是关系到人类可持续发展的重大问题。汽车作为主要的能耗主体
其腐蚀性【６］。因此研究者在ＡＺ系镁合金中添加不同的合金元素，在不同的腐蚀环境中展开了大范围的研究。
ｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．ＫｅｙｗｏｒｄｓｓｉｏｎｆｉｌｍＡＺｓｅｒｉｅｓｍａｇｎｅｓｉｍｕａｌｌｏｙ，ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ａｌｌｏｙｅｌｅｍｅｎｔ，ｐｒｏｃｅｓｓｍｅｔｈｏｄ，ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｎｖｅｒ —

AZ31镁合金的研究进展

重庆大学学报（自然科学版） JOurnaI Of ChOngging University （ NaturaI Science EditiOn）
NOv. 2006 VOI. 29 NO. ll
文章编号： l000 - 582X （ 2006 ） ll - 008l - 04
AZ3l 镁合金的研究进展
［ 11 ， 20 ］ Mg - AI 系镁合金熔体中，发生下列反应： MgCO3 = MgO + CO2 ， 2Mg + CO2 = 2MgO + C， 3C + 4AI = AI4 C3 . C 与 AI 生成大量弥散分布的 AI4 C3 ， AI4 C3 是高熔［ 19 ］
［ 8］组织为 ! （ Mg） + " （ Mgl7 AIl2 ） .
提高铸件强度 . 但 AI 可改善压铸件的可铸造性，
［ 9］是 Mgl7 AIl2 在晶界上析出会降低其抗蠕变性能 .
当含 AI 量小于 l0% 时，随着含 AI 量增加， Mg - AI合金的抗拉强度提高，伸长率则随着含 AI 量增加先是提高然后下降 . AI 提高 Mg - AI 合金的强度的原因是 AI 在 Mg 中的固溶强化作用及时效强化作当用 . 由于 AI 在 Mg 中的溶解度随温度降低而下降，合金凝固或时效处理时，过饱和固溶体中析出弥散、平（ Mgl7 AIl2 ）强化相，提高 Mg - AI 合金的强度 . " 衡的 "
Mpa 伸长率 /% 14 ~ 17 12
［ 6］性能，而且价格较低，因此是最常用的合金之一，
AZ31 镁合金的典型室温力学性能如表 2 所示 . AZ31 镁合金主要通过轧制、挤压和锻造等变形方式加工成形，制成各类棒、杆、型材和管材 .

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Reline离子液体中AZ31镁合金表面电沉积铝及其耐蚀性研究镁合金由于其低密度,高的比强度,优异的导热性及电磁屏蔽性等一系列优点,广泛应用于电子产品及交通行业等各方面。

但镁合金耐蚀性能较差,电化学活性高,使其在工业应用中受到了很大的限制。

提高镁合金的耐蚀性成为当前很多学者关注的热点。

电沉积可以有效地提高镁合金表面的耐腐蚀性,从而避免腐蚀的进一步发生。

本研究在含AlCl3的氯化胆碱-尿素Reline离子液体中,恒温恒电流电沉积制备出不同沉积时间的镀铝AZ31镁合金。

随后利用OM,SEM以及EDS等检测手段对电沉积前后镁合金样品表面的微观组织形貌以及相组成进行观察和分析,对比不同时间电沉积铝对镁合金表面形貌的影响;利用循环伏安法和计时电
流法等电化学分析方法对电沉积过程中溶液中的铝离子的形核及生长行为进行
了分析,并且计算了生长过程中铝离子在溶液中的扩散系数以及电沉积后期铝原子在镁合金表面的扩散系数;对比了不同沉积时间下镁合金表面镀层的厚度;并
利用开路电位法,动电位扫描法以及电化学交流阻抗法来对比研究未镀铝镁合金和不同沉积时间下的镀铝镁合金在3.5 wt.%NaCl溶液中的腐蚀行为,观察其电化学腐蚀形貌,分析了不同沉积时间下的铝镀层对AZ31镁合金的保护机制。

本研究的结论如下:1.在2:1的氯化胆碱-尿素溶液中加入一定质量的六水
合三氯化铝后,当温度为70℃,电流密度为1 mA/cm2时,电沉积不同的时间后,成功得到了镀铝镁合金;2.对镁合金电极在沉积电解液中以不同的扫
描速率对其进行循环伏安扫描,发现其阴极峰电流与扫描速率的开平方成线性关系,这说明铝离子的还原过程受扩散控制,计算得出铝原子在溶液中的扩散系数
为1.773×10-1010 cm2/s;3.对不同电位下的计时电流
曲线进行分析后,发现铝离子在电极上的形核方式为先连续形核,后瞬时形核,且均为三维生长;4.观察不同沉积时间的镀铝镁合金的表面形貌发现,沉积1 h的表面存在一层薄膜状铝层附着在镁合金表面,随后随着沉积时间的延长,基体表面的铝原子向合适的生长点发生扩散,当沉积时间为2 h时,沉积形貌呈颗粒状分布,而当沉积时间为3 h时,沉积形貌不仅存在更加立体的颗粒,而且颗粒与颗粒之间存在因原子扩散产生的片层状的铝;5.根据沉积形貌统计了沉积颗粒的粒径分布,发现基体表面颗粒大小分布均匀,基本呈现正态分布,研究了电沉积过程的铝离子扩散动力学过程,并建立了其生长模型;进一步计算得到2 h,3 h铝原子的扩散系数的数量级均为10-1111 cm2/s;6.在3.5 wt.%NaCl 溶液中的开路曲线和极化曲线的测试结果表明,电沉积铝之后镁合金的腐蚀电位比纯镁合金更正,说明铝镀层对镁合金基体起到了保护作用;交流阻抗谱图发现,铝镀层试样的极化电阻均大于AZ31镁合金基体,其中沉积3 h的极化电阻比镁基体增加了2.3倍左右,为镁基体很好的提供了腐蚀阻力。

7.观察腐蚀形貌发现,当形成颗粒状铝镀层,且颗粒与颗粒之间有片状铝存在时,镀层对基体的保护性最好,腐蚀形貌破坏最弱。