镁合金表面ZnAl-LDHs薄膜的制备与耐蚀性研究.pdf

重庆大学硕士学位论文 中文摘要 摘 要 镁合金因其具有比强度高、质量轻、可铸性强、吸震能力强、导热和导电性 能较好的优点，在汽车、航空、通信和便携式微电子学等领域有良好的应用前景。 但镁合金的化学性质活泼，腐蚀电阻很低, 容易受到氯离子的侵蚀，这成为了限制 其应用的瓶颈。近年来，研究人员发现: 层状双层氢氧化物(LDHs)具有独特的层状 结构和层间阴离子可交换性, 可以用于镁合金表面, 减少镁合金与腐蚀液的接触， 从而有效地提高其耐蚀性能。在LDHs 材料中, ZnAl-LDHs 材料的阴离子交换反应 较容易发生，被广泛用作容器装载腐蚀抑制剂以提高镁合金的耐蚀性能。利用不 同阴离子插层进入ZnAl-LDHs 的层间，能够调控LDHs 的形貌、层间距, 并影响 其耐蚀性能。 - - 3- 3- 为此，本论文以镁合金为衬底，分别制备了无机阴离子(NO3 、Cl 、VO4 、PO4 和 MoO42-)插层的 ZnAl-LDHs 和有机阴离子(月桂酸(La)和天冬氨酸(ASP))插层的 ZnAl-LDHs 薄膜，采用SEM、EDS 、XRD 、FT-IR 、电化学工作站等手段，系统探 究了不同阴离子种类对ZnAl-LDHs 薄膜的形貌、结构和耐蚀性能的影响。得出的 主要结论如下： ① 用水热法在AZ31 镁合金上制备了ZnAl-NO3--LDHs 薄膜；通过离子交换 - 3- 3- 2- 获得不同阴离子(Cl 、VO4 、PO4 和 MoO4 )插入的 ZnAl-LDHs 薄膜，其薄膜都 - - 3- 2- 3- 表现出均匀致密的纳米片状结构，且NO3 、Cl 、PO4 、MoO4 到VO4 阴离子插 - 层的薄膜厚度逐渐增加，薄膜越厚越有利于阻挡Cl 的渗透。 ② 通过极化曲线和EIS 测试了不同阴离子插层的LDHs 薄膜的耐蚀性能, 其 3- 2- 3- - 强弱顺序为：ZnAl-VO4 -LDHsZnAl-MoO4 -LDHsZnAl-PO4 -LDHsZnAl-Cl - - - - - LDHsZnAl-NO3 -LDHs 。其中，ZnAl-Cl -LDHs 薄膜中Cl 的存在可以减少外界Cl 的渗透从而有效减缓腐蚀的发生。而 PO43- 、MoO42-和 VO43- 阴离子插层的 LDHs - 薄膜, 通过吸收 Cl 和释放层间阴离子作为腐蚀抑制剂以减缓腐蚀，其耐蚀性均优 - 3- 于ZnAl-Cl -LDHs 。其中VO4 阴离子插层的ZnAl-LDHs 薄膜的基底间距d(003)值最 - -7 2 大，其吸收Cl 和释放阴离子的能力最强，腐蚀电流(3.026×10 A/cm ) 比镁合金基