镁合金表面耐蚀导电多层膜的研究

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1、上海交通太学博士学位论文镁合金表面耐蚀导电多层膜的研究摘要镁合金是结构材料中最轻的金属，具有比重小，阻尼性好，电磁屏蔽能力强，铸造性能优良等特点，在航空航天、汽车、机械和电子等领域正得到日益广泛的应用。但镁合金的耐蚀性差是影响其开发应用的一个重要因素。而目前镁合金的表面处理技术如阳极氧化、化学镀镍等并不能很好满足汽车、电子领域要求耐蚀性和导电性的要求。为此，本文围绕镁合金电镀的前处理、电镀锌镍合金和导电高分子的沉积工艺、镀层的性能和镀层的沉积、耐蚀机理、不良镀层的褪除和镀、层的丌发应用等各方面开展了全面系统的研究。本文采

2、用化学镀、脉冲电镀和循环伏安的方法，分别研究了镁合金表面浸锌、锌镍合金电镀和导电高分子膜层。通过厚度测量、扫描电镜观察、电子探针分析、恒温水浴、盐雾实验、光电天平测量、拉伸试验、俄歇能谱分析、显微硬度测量、恒电位测试和X射线衍射分析等手段，研究了浸锌工艺和形貌特征，研究了脉冲参数对电镀工艺的影响，并优化了脉冲电镀参数。用循环伏安法研究了导电高分子膜层的沉积工艺和性能特点。利用金属镀层和导电高分子膜层各自不同的性能，提出了由多层镀层构成的，适合镁合金腐蚀防护的多层膜层模型。研究了锌镍合金镀层的沉积机理、耐蚀机理和导电高分子

3、膜层的导电，耐蚀和沉积机理。提出了锌镍合金镀层的沉积模型和腐蚀模型，并对锌镍合金镀层在镁合金表面的开发应用进行了研究。在镁合金表面用脉冲电镀锌镍合金表明，锌镍镀层在镁合金表面的厚度随电镀时间和脉冲电流密度的增大而增厚，但随频率和通断比的增加而减小；对于碱性溶液电镀的锌镍镀层，镍含量随电流密度和频率的增加而增加，但随电镀时间首先降低而后增加，随通断比首先增加而后降低。锌镍合金镀层硬度随时间、电流密度、频率和通断比的增大而增大，而增加的幅度各不相同。脉冲电镀镀层的结合强度要比直流电镀高，而且在镀层中没有发现针孔和微孔。用能谱

4、仪研究表明，颗粒内部的镍含量从边缘到中心是逐渐升高的，而且在中心位置达到顶峰。用拉伸实验法得到的锌镍合金镀层的结合强度为16MPa，而用粘结拉伸法得到搐耍的结合强度超过12．6MPa。在适合工业应用中．阳极褪除法处理锌镍合金不合格膜层是目前最好的方法。用SEM和俄歇能谱仪研究表明，聚苯胺膜层表面存在很多的微孔，而且微孑L是逐层分布的。不同层的微孔的大小是不同的，而且小的微孔嵌套在大的微孔下面；其它微孔部位有晶须或纤维状的物质存在；膜层中存在C，N，O，而不存在Mg，K，说明膜层了完全覆盖基体表面。腐蚀试验说明聚苯胺在腐蚀

5、介质中阻点蚀或剥离的方式发生腐蚀。用化学镀铜作为前处理的镁合金表面，制备的聚吡咯膜层形貌如菜花状，而用化学镀镍作为前处理的镁合金表面，膜层如棒状或针状；膜层中存在C，N，O，而不存在Mg，K，说明聚毗咯膜层完全覆盖基体表面。用两点法测量导电高分子膜层导电性的结果表明，聚苯胺膜层的导电率为1．39X10。os／cm，聚吡咯膜层的电导率为8．3×10-3s／cm，而苯胺与毗咯的共聚物膜层的电导率为3．1×10—2s／Ⅲ。对盐雾试验结果进行观察可以看出，锌镍合金镀层在腐蚀介质的腐蚀开始从颗粒的边界开始，而后由于腐蚀介质的穿凿作

6、用，颗粒开始分离，而且随后开始颗粒剥离，并且腐蚀进行到更深的一层颗粒，这样腐蚀过程进行到下一层镀层或基体为止。测量锌镍合金镀层防护的镁合金表面出现自锈的面积情况，可以看出，开始时出现自锈的地方比较少，随后逐渐增加，在125h后增速加快，而在200h后达到50％。锌镍合金镀层腐蚀过程是晶间腐蚀。聚苯胺与聚吡咯腐蚀防护的原理是电化学防护。综合理论分析和实验结果，建立了镁合金的腐蚀防护多层膜模型，并利用多层膜层模型，在镁合金表面进行了锌镍合金镀层技术开发应用。关键词：镁合金，腐蚀防护，锌镍合金镀层，导电高分子膜层，沉积原理，防

7、腐模型，开发应用上海虫遥史学博士学位论文CoRRoSIoNRESISTANCEANDCoNDUCTIVEMULTILAYERCoATINGSoNMAGNEISUMALLoYSAbstractMagnesiumandmagnesiumalloyshavelowdensity,goodelectromagneticshieldingcharactersandgoodcastability．Therefore，theyarelikelytoseekwideapplicationsinsuchindustriesasaviati

8、on，automotive,andelectronics．However,meygenerallypresentpoorcorrosionresistancebecauseofhighelectrochemicalandchemicalactivities．Thisisoneofthemainproblemsthat