关键词:
镁合金
化学转化法
硝酸镨
电化学
耐蚀性
摘要:
目的探究新型稀土盐镨盐转化膜的腐蚀防护特性。方法采用化学转化法,在镁合金基体进行表面改性,制备出一层致密镨盐转化膜。试验重点探讨不同成膜时间制备转化膜的表面性能,在模拟海水(3.5%NaCl溶液)条件下,通过电化学测试(Tafel极化曲线和电化学阻抗谱)、浸泡试验、点滴试验分别评价膜层的耐腐蚀特征,通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线能谱分析(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)对微观形貌、结构成分进行测试分析,通过显微硬度计和摩擦磨损试验机,从力学角度分析膜层的耐磨性和表面硬度。结果进行对比试验后发现,成膜时间过短或过长都不利于膜层的形成。Tafel曲线显示,成膜时间为30 min时,自腐蚀电流密度为1.740×10^(-9)A/cm^(2),相比裸镁试样下降了4个数量级;自腐蚀电位为-0.681 V,相比裸镁试样正移了900 mV;电化学交流阻抗谱显示,成膜30 min时,膜层的容抗弧曲率半径最大,EIS拟合后电荷转移电阻也最大,为45650Ω·cm^(2)。浸泡试验和点滴试验结果表明,成膜30 min时,膜层具有较少的点蚀区域和裂纹缺陷,点滴时间为82.14 s,膜厚可达26.2μm,膜层较为牢固,试验结果与电化学测试参数具有一致性。组成分析则说明转化膜主要含有C、H、O、Mg、Pr等元素,膜层主要物质为镨的氢氧化物和镨的部分氧化物。稀土金属镨的加入一定程度提高了膜层的力学性能,提高了膜层的耐磨性和硬度。结论由组成分析结果可推测镁合金表面镨盐转化膜的成膜机理,符合阴极成膜机制,Pr(NO_(3))_(3)·6H_(2)O作为成膜主盐可以有效改善AZ31B镁合金的表面性能,当成膜30 min时,镁合金镨盐转化膜可以有效阻止腐蚀介质的入侵,其耐蚀性和稳定性最佳。