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镁合金腐蚀研究进展(66)—柠檬酸预处理与金属间化合物对AZ80镁合金表面蒸汽水滑石涂层耐蚀性的影响

已有 1254 次阅读 2022-4-27 12:21 |个人分类:科研进展|系统分类:科研笔记

    目前,为了提高镁合金的耐腐蚀性能,主要是通过在镁合金表面制备耐蚀涂层来为基体提供更长久的保护。表面改性的技术多种多样,水滑石涂层就是其中的一种。

    与其他方法相比,水滑石具有体积小、负荷大、易改性等优点。值得注意的是,水滑石具有独特的离子交换功能。在腐蚀性介质中,水滑石可释放层间阴离子,并吸附Cl-离子等腐蚀性离子,可以减缓腐蚀速率。因此,水滑石涂层预期可用来解决镁合金的耐腐蚀性问题。

    然而,常用的水滑石涂层制备工艺涉及反应时间过长,用到的化学药品繁多,操作复杂,容易对环境造成污染。本文中,所使用的蒸汽涂层方法,其不需要添加对环境有污染的化学药品,无毒无害,是一种环境友好型的耐蚀涂层,其可为镁合金提供有效的保护。

    然而,蒸汽法制备Mg-Al水滑石涂层时,水滑石生长过程中所需要的Mg2+离子和Al3+离子全部来自于镁合金基体,镁合金基体可以为反应提供充足的Mg2+离子。但是,反应过程所需要的Al3+离子的量受到基体自身元素组成的限制,基体表面能够参与反应的Al3+离子有限。这极大的限制了后续水滑石涂层的生长。因此,通过提高能够参与水滑石涂层生长的Al3+离子含量,以此促进涂层的生长,获得更加致密的水滑石涂层,改善水滑石涂层的性能是很有必要的。

   有机酸预处理是一种简单高效的预处理方法,相比于强酸预处理其作用温和,并能够有效活化第二相,为后续蒸汽水滑石涂层的生长提供更多生长位点。本文中选取柠檬酸对AZ80镁合金进行预处理,探究了柠檬酸预处理时间对AZ80镁合金表面制备的水滑石涂层的影响。结果表明,柠檬酸预处理显著增加了AZ80镁合金表面第二相(Mg17Al12和Al8Mn5)的体积分数,蒸汽涂层的厚度显著增加,自腐蚀电流密度相比于基体降低了3个数量级,成功增强了对基体的保护作用。

   该论文“ Corrosion resistance of Mg-Al-LDH steam coating on AZ80 Mg alloy: Effects of citric acid pretreatment and intermetallic compounds ”发表在《Journal of Magnesium and Alloys》 (IF10.088,https://doi.org/10.1016/j.jma.2022.01.004)。第一作者为山东科技大学硕士生王金梦,通讯作者为张芬副教授、曾荣昌教授。该工作得到了国家自然科学基金(51601108 、52071191)和山东省自然科学基金(ZR2020ME011)项目经费的支持。

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1. 柠檬酸预处理AZ80镁合金蒸汽水滑石涂层生长形貌图

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图2. 柠檬酸预处理AZ80镁合金蒸汽水滑石涂层生长机理图





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