【摘 要】
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镁合金因密度小、比强度高、可铸性强、导电导热性能好等优点而在汽车、通信、航空航天等领域有巨大的应用前景。但是镁合金的耐腐蚀性能不佳,因此需要通过表面处理技术提高其耐蚀性。本文主要工作为基于镁铝层状双氢氧化物（MgAl-LDH）的镁合金防护涂层研究。采用扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线谱（EDS）、傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电
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镁合金因密度小、比强度高、可铸性强、导电导热性能好等优点而在汽车、通信、航空航天等领域有巨大的应用前景。但是镁合金的耐腐蚀性能不佳,因此需要通过表面处理技术提高其耐蚀性。本文主要工作为基于镁铝层状双氢氧化物（MgAl-LDH）的镁合金防护涂层研究。采用扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线谱（EDS）、傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电子显微镜（TEM）表征涂层的组成、形貌和结构。通过划格实验判断涂层与基底的结合力优劣。通过盐雾实验和电化学测试研究涂层的耐蚀性能。主要开展工作如下:（1）较温和条件（95℃和大气压强）下,在2-巯基苯并噻唑（MBT）、乙二胺四乙酸（EDTA）和硝酸铝（Al（NO3）3·9H2O）的水溶液中,用一锅法在镁合金表面一步原位生长MgAl-LDH/MBT复合涂层。为了对比,同时在仅调节溶液pH水溶液、含MBT溶液、含EDTA和硝酸铝水溶液中制备三种不同的对照涂层,并分别命名为blank、MBT和MgAl-LDH。MgAl-LDH/MBT复合涂层,由于缓蚀剂MBT的物理或化学吸附,可使涂层的耐蚀性相较于MgAl-LDH涂层进一步提升。新制备复合涂层的电荷转移电阻（Rct）为2.336MΩ cm2,腐蚀电流密度（jcorr）为1.73 × 10-8 A cm-2。复合涂层浸泡在3.5wt.%NaCl溶液中15天后其表面没有腐蚀坑,并且保持非常高的Rct值（1.979 MΩ cm2）和极低的jcrr值（7.82× 10-8 A cm-2）。（2）在无盐溶液体系中（仅使用NaOH调节pH）,通过水热法在镁合金表面制备防腐蚀膜,探究水热反应时间、温度和溶液pH对涂层生长形貌、结构和耐蚀性能的影响。结果发现不同条件下涂层的成分主要为MgAl-CO3--LDH和Mg（OH）2,而具有最佳耐腐蚀性能的涂层成分主要是Mg（OH）2。获得最佳耐腐蚀性能涂层的反应条件为125℃/12 h/pH14。根据电化学测试,Mg（OH）2的Rct为2.53 × 105Ω·cm2,Ecorr为-0.266 V、jcorr为 9.57 × 10-8 A·cm-2、腐蚀抑制效率（ηp）高达 99.93%。将其浸泡在3.5wt.%NaCl溶液17天后样品表面完整,表明致密的Mg（OH）2薄膜可为镁合金基底提供长效保护。作为对比,最后探究了在含金属盐溶液体系水热反应时间、温度和金属盐浓度对涂层生长的影响,并确定了最优反应条件。（3）通过SEM、EDS、XRD、FT-IR、TGA等测试表明,通过水热法成功制备PO43-、CO32-和SO42-离子插层的MgAl-LDH粉末,并研究LDH-PO43-、LDH-CO32-和LDH-SO42-层间阴离子在添加和不存在Mg2+时与溶液中腐蚀性离子Cl-的交换能力。取LDH-PO43-、LDH-CO32-和LDH-SO42-与添加和不存在Mg2+的NaCl溶液作用后的粉末进行EDS测试,结果表明PO43-和CO32-在有Mg2+的溶液中会发生离子交换,没有Mg2+时则不发生交换。而无论溶液中是否存在镁离子,LDH-SO42-的层间阴离子SO42-都不会和Cl-交换。但是,因SO42-和Cl-与LDH的亲和力非常接近,所以在高浓度Cl-的溶液中,SO42-可以和Cl-发生离子交换,此时的交换过程不受溶液中镁离子的影响。
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