关键词:
镁合金
腐蚀产物
包埋渗
富锌涂层
耐腐蚀性
摘要:
随着社会发展的日新月异,人们对装备智能化、轻量化的追求持续提升,镁合金在越来越多的行业得到更广泛应用,但镁合金极度活泼且易腐蚀,这限制了镁合金在海洋环境等腐蚀性环境中的推广。科技工作者已经提出了诸多方案来提升镁合金耐蚀性,而这些方案大都针对全新的镁合金构件。而如何防护已腐蚀镁合金,提升其耐腐蚀性则鲜有研究。
本课题对附着有腐蚀产物的镁合金通过NHCl催渗剂和Zn O渗剂粉末进行表面热扩渗涂层和改性处理,旨在探索已腐蚀带腐蚀产物的镁合金基体表面能否制得具有耐腐蚀性能的涂层。首先,分析镁合金表面腐蚀产物形貌、结构、性能,并探究其可渗透性;其次,对带腐蚀产物的镁合金采用粉末热扩渗法进行表面强化,分析镁合金表面涂层存在性、形貌、成分、结构;最后,分析锌离子透过氧化物传输的影响因素。
(1)使用盐雾箱进行盐雾试验,在镁合金表面制备了腐蚀产物层;通过金相、SEM等测试对镁合金进行形貌分析,测试发现基体表面的腐蚀产物存在厚度不同且不致密的情况,并且镁合金腐蚀产物属于多孔隙状态,从横截面上甚至可以看到有些孔隙裂纹甚至贯穿腐蚀产物的情况。通过EDS、Raman、XRD等测试对腐蚀产物进行成分与相结构分析,发现镁合金腐蚀产物主要是由Mg(OH)、Mg Cl、Mg(OH)(CO)·4HO、MgO等相共同组成;将腐蚀产物加热至热扩渗温度后,发现部分腐蚀产物在高温下不稳定,会发生分解反应,最终转变为高温下稳定的MgO腐蚀产物。
(2)使用马弗炉在400℃、保温2h的条件下制备热扩渗涂层,通过金相、SEM等测试发现在镁合金基体表面、腐蚀产物下层生成了一层约几十微米的富锌涂层;通过EDS、XRD、XPS等操作发现热扩渗涂层主要由MgZn、MgZn、Mg Zn、AlMg以及Mg(Al,Zn)等相结构所组成;电化学测试结果表明附着腐蚀产物镁合金涂层耐腐蚀性能比无腐蚀产物热扩渗涂层样品及镁合金基体两种样品好。
(3)利用SEM观察加热后样品涂层相形貌,发现当扩渗中间层不同时,涂层厚度也会不同,通过XRD、XPS等测试对样品进行加热前后成分分析,判断锌离子是否成功透过金属氧化物形成富锌涂层;发现锌离子在金属氧化物中的高温迁移与金属氧化物介质的稳定性密切相关;在较高的温度下没有任何化学反应或相变的稳定相更有利于其中锌离子的传输。金属氧化物中金属离子的价态在一定程度上会影响锌离子在金属氧化物粉末中的传输效率;具有二价金属离子的氧化物可以使Zn离子的传输相对更顺畅和有效;尽管金属氧化物中的相变或化学反应可能阻碍Zn离子的迁移,但如果在化学反应或相变之后形成稳定相,则Zn离子仍然有可能成功地通过新形成的稳定相传输。