镁合金原位转化/硅烷化复合膜层制备及腐蚀行为研究

• 作 者: 李新政
• 出 处: 哈尔滨工程大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 镁合金 微弧氧化 磷化 硅烷化 改性剂 耐蚀性

镁合金与传统的结构金属相比,具有密度低、比强度和比刚度高、减震性和压铸性能好等诸多优点,但是耐蚀性差始终是制约镁合金广泛应用的关键问题。对镁合金而言,微弧氧化和化学转化是两种有效的表面处理方法,分别通过电化学和化学方法进行表面处理,在镁合金表面生成一层原位转化膜,提高镁合金的耐蚀性。原位转化膜通常与基体镁合金之间具有较高的结合强度,但无论是微弧氧化膜还是化学转化膜均存在不可避免的结构缺陷(微孔和/或微裂纹)。这些缺陷降低膜层致密度,容易成为腐蚀介质向膜层/基体界面渗透的通道,从而引起基体金属腐蚀,降低膜层的防护性能。因此,原位转化膜的缺陷封闭处理对发挥其性能优势、提高其防护性能至关重要。本文采用硅烷化处理方法分别对镁合金微弧氧化膜和磷酸盐化学转化膜(简称磷化膜)进行缺陷封闭处理,考察硅烷化处理对这两种镁合金原位转化膜缺陷的封闭效果,并探究硅烷偶联剂种类对转化膜硅烷化处理效果的影响;为了进一步改善复合膜层耐蚀性,通过向硅烷预水解液中添加改性剂的方法,促进硅烷膜层对转化膜缺陷的封闭。采用SEM等方法对硅烷化处理前后的膜层微观形貌及组分结构进行表征,采用接触角测试、动电位极化曲线、电化学阻抗谱及中性盐雾实验等方法评价复合膜层的疏水性及腐蚀性能,并对膜层的腐蚀行为及其腐蚀机理进行分析。研究结果表明:未添加改性剂的硅烷化处理对镁合金微弧氧化膜和磷化膜中尺寸较小的缺陷(微孔和/或微裂纹)具有较好的封闭作用,但不能完全封闭较大尺寸的缺陷,因此硅烷化处理能够在一定程度上改善这两种原位转化膜的耐蚀性;三种硅烷偶联剂对微弧氧化膜及磷化膜的缺陷封闭效果由好到坏依次为DTMS>KH560>BTSE。向硅烷预水解液中添加改性剂后,硅烷化处理对两种转化膜的缺陷封闭效果均有显著提升:改性硅烷化处理虽然不能完全封闭镁合金微弧氧化膜表面的大尺寸缺陷,但能够封闭微弧氧化膜层的内部孔隙,增强膜层的物理屏蔽作用,从而显著提高微弧氧化膜的耐蚀性;改性硅烷化处理能够完全封闭镁合金磷化膜的结构缺陷,大幅度提高其耐蚀性,尤其使磷化膜的长期耐蚀性得到显著改善。改性剂浓度对复合膜层的耐蚀性影响较大,浓度过大,会破坏硅烷膜的交联特性,降低其物理屏蔽性能。