環(huán)保型低成本AZ91D鎂合金緩蝕劑研究.pdf

1、輕金屬（密度均小于4.5g/cm3的金屬）的概念自從被人們提出以來(lái)，鋁、鎂、鈉、鉀、鈣、鍶、鋇就受到了人們的廣泛重視。與重金屬相比，輕金屬材料的毒性往往比較低，只有在大量累積時(shí)才會(huì)表現(xiàn)出一定的毒性，與人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求吻合。其中，以鎂元素為基加入其它金屬元素形成的鎂合金，因比強(qiáng)度和比剛度高、散熱性和機(jī)加工性優(yōu)良，成為輕金屬材料中最實(shí)用一種。與已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用的鋁合金相比，鎂合金在耐沖擊載荷方面的性能更好，同時(shí)對(duì)有機(jī)物和堿的耐蝕性也更

2、強(qiáng)，因此在不久的將來(lái)，鎂合金極有可能替代鋁合金應(yīng)用于多種基材。
　　 作為堿土金屬的一種，鎂的化學(xué)性質(zhì)十分活潑。在25℃的酸性溶液中，其標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為-2.372V，僅高于輕金屬材料中的鋇，呈現(xiàn)極強(qiáng)的還原性。對(duì)于鎂合金而言，由于添加有多種不同的金屬元素，鎂與不同金屬元素形成的多相組織間會(huì)出現(xiàn)明顯的電勢(shì)差，導(dǎo)致鎂合金加速腐蝕，這一缺陷大大限制了鎂合金的應(yīng)用，成為鎂合金材料發(fā)展的瓶頸。現(xiàn)階段，針對(duì)鎂合金的腐蝕防護(hù)研究有許多，向腐蝕介

3、質(zhì)中添加緩蝕劑來(lái)減緩鎂合金的腐蝕是最為有效的方法之一。
　　 緩蝕劑是添加在環(huán)境介質(zhì)中有效抑制金屬腐蝕的物質(zhì)，其中一類是含有N、O、S等原子的有機(jī)化合物，N、O、S等原子比C具有更強(qiáng)的電負(fù)性，在整個(gè)有機(jī)分子中會(huì)表現(xiàn)為負(fù)電，而金屬表面的腐蝕會(huì)使金屬表面帶上正電。在靜電作用下，帶有負(fù)電的N、O、S作為吸附位點(diǎn)與鎂合金表面發(fā)生吸附作用，而含C的-CH3等疏水基團(tuán)由于帶正電被靜電作用排斥在外側(cè)，在鎂合金表面形成吸附層。疏水基團(tuán)會(huì)阻止水溶

4、液中的腐蝕性離子的進(jìn)攻從而減緩腐蝕的發(fā)展。另外一類是無(wú)機(jī)鹽類化合物，其通過(guò)無(wú)機(jī)鹽的陰離子基團(tuán)與腐蝕產(chǎn)生的鎂離子結(jié)合形成沉淀層，進(jìn)而阻止腐蝕的發(fā)生。
　　 現(xiàn)在應(yīng)用于鎂合金的緩蝕劑多為重金屬鹽類和雜環(huán)類的化合物，這些物質(zhì)雖然能對(duì)鎂合金的腐蝕產(chǎn)生一定的抑制效果，但其高毒性、高成本都在很大程度上阻礙了這類緩蝕劑的生產(chǎn)應(yīng)用。在環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求也越來(lái)越高，高毒性的化合物的應(yīng)用受到了嚴(yán)格限制，因此對(duì)環(huán)保型鎂合金緩

5、蝕劑的研究是一項(xiàng)十分重要的工作。
　　 論文研究了海藻酸鈉與硅酸鈉對(duì)AZ91D鎂合金在3.5wt.％NaCl腐蝕介質(zhì)中的協(xié)同緩蝕效果。采用了固體熒光光譜、傅里葉紅外光譜對(duì)鎂合金試樣的表面化學(xué)成分進(jìn)行了分析。光譜測(cè)試表明海藻酸鈉在鎂合金試樣表面發(fā)生了吸附作用?；陔娀瘜W(xué)測(cè)試，對(duì)海藻酸鈉與硅酸鈉的緩蝕效率、協(xié)同作用系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，表明兩者存在較好的協(xié)同作用關(guān)系，當(dāng)兩者聯(lián)合使用時(shí)，緩蝕效率達(dá)到98.56％，對(duì)AZ91D鎂合金在3.5w

6、t.％NaCl溶液中的腐蝕提供了有效的抑制。作者認(rèn)為對(duì)海藻酸鈉-硅酸鈉這種環(huán)保型的協(xié)同緩蝕劑研究具有很重要的意義。
　　 由于吸附型緩蝕劑具有低成本、低毒性、便于工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)，論文研究了十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、海藻酸鈉與卡拉膠四種吸附型緩蝕劑，利用電化學(xué)的方法計(jì)算了四種緩蝕劑在一定添加濃度范圍內(nèi)(0～1600ppm)對(duì)AZ91D鎂合金在3.5wt.％NaCl腐蝕介質(zhì)中緩蝕作用，并結(jié)合Gaussian與NBO計(jì)算化學(xué)