镁合金表面镁铝水滑石膜层的构建和研究

作     者：高运增 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：宋雨来

授予年度：2024年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：镁合金 层状双金属氢氧化物 前处理 金属腐蚀与防护 

摘      要：镁及其合金由于具有优异的物理和机械性能,是满足材料轻量化设计的理想材料,在工业领域具有广泛的应用前景。不幸的是,镁及其合金在服役环境中极易发生腐蚀现象,严重阻碍了在工业中的大规模应用。层状双金属氢氧化物（LDHs）涂层作为一种新型的自修复涂层,其致密的结构带来的物理屏障作用以及独特的阴离子交换特性可显著提高镁合金耐腐蚀性能,在腐蚀防护领域受到越来越多学者关注,具有光明的发展前景。 在本研究中,首先通过控制水热时间和基体表面粗糙度制备LDHs涂层,以此确定合适的制备参数,然后分别使用共沉淀和水热法结合、原位水热法两种方法在AZ31镁合金表面和预制不同氢氧化镁层的镁合金上制备了一系列LDHs涂层。通过扫描电镜、X射线衍射、红外光谱、X射线光电子能谱等表征手段研究了不同LDHs涂层的表面形貌,组成结构;通过电化学测试和析氢实验研究了不同LDHs涂层的耐蚀性。得到的主要结论如下: （1）在125℃的水热温度下,经过不同的水热时间在不同表面粗糙度的镁合金试样制得LDHs涂层,电化学测试表明,在2000粒度砂纸打磨的镁合金表面水热15小时得到的LDHs涂层耐蚀性最好。 （2）在不同pH值溶液中,通过水热法在AZ31镁合金表面制备了氢氧化镁膜,所得氢氧化镁晶粒尺寸随pH值的增加而变小,同时晶粒生长方向随pH值的增加从垂直基体转为平行基体。 （3）使用共沉淀和水热法结合在裸镁合金和预制氢氧化镁膜的镁合金上制备了LDHs涂层,不同涂层表面晶粒尺寸保持着与氢氧化镁晶粒尺寸变化相似的趋势。涂层表面晶粒生长方向与预制氢氧化镁的晶粒生长方向截然相反。在pH值为14时制备的氢氧化镁膜上生长的Mg（OH）2-14-LDHs涂层耐蚀性最好。 （4）使用原位水热法在裸镁合金和预制氢氧化镁膜的镁合金上制备了LDHs涂层,涂层表面LDHs晶粒生长方向与预制氢氧化镁的晶粒生长方向保持一致。在pH值为10时制备的氢氧化镁膜上生长的Mg（OH）2-10-LDHs涂层耐蚀性最好。