鎂合金表面處理新方法及納米改性轎車面漆的研究.pdf

1、本文主要包括以下兩方面內(nèi)容：第一部分，鎂合金表面處理新方法的研究；第二部分，納米改性轎車面漆的研究。 在鎂合金表面處理新方法的研究方面。鎂及其合金具有比強度和比鋼度高的特點，但是其耐腐蝕性差，限制了其在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有的鎂合金表面鉻酸鹽處理方法存在嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此研究環(huán)境友好的鎂合金表面處理新方法對于其有效利用十分必要。本論文采用兩種新的方法研究了對鎂合金表面的保護，一為自組裝單分子膜，另一為化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。 1

2、．通過接觸角、紅外光譜，XPS及橢圓偏振方法研究了烷基羧酸離子及烷基膦酸在鎂合金表面自組裝單分子膜的形成，電化學(xué)方法用來研究這種膜層對鎂合金的保護性能。結(jié)果表明在烷基羧酸鹽(CnH2n-1O2Na，n=12,14,18)的無水乙醇溶液中，鎂合金AZ91D氧化表面形成了以羧基基團為頭基，以烷基鏈末端甲基為尾基的致密定向排列的單分子層CnA-SAMs；烷基羧酸根與鎂基底的結(jié)合方式為單齒鍵合，即烷基羧酸根其中一個氧原子與MgO基體結(jié)合。橢圓偏

3、振結(jié)果表明三種烷基羧酸離子C12A-，C14A-C18A'所形成的單分子層厚度分別為12．8(A)，18．3(A)，21．7(A)，計算的分子傾斜角分別為40．8°，33．3°和27．7°，與CnA-在氧化鋁表面的吸附行為相似。EIS結(jié)果顯示該單分子層對鎂合金基體有較好的腐蝕保護性能，C18A'SAMs的保護效率甚至高達98％，且烷基鏈越長，組裝時間越接近吸脫附平衡，所得到SAMs的保護性能越好。進一步研究了鎂合金表面在不同碳數(shù)烷基膦酸

4、水溶液和乙醇溶液中的組裝行為。研究表明，鎂合金表面在不同碳數(shù)烷基膦酸水溶液和乙醇溶液中，均形成烷基長鏈作為尾基的的高度疏水表面，且不同介質(zhì)中烷基膦酸和鎂合金表面鍵合及成膜方式可能不同，在乙醇中最可能采取單齒鍵合的模式，而水溶液中則可能采取雙齒鍵合模式。膜層生長機理是一個腐蝕/沉淀的過程。 2．通過SEM，XPS及XDR方法研究鎂合金表面鉬酸鹽/磷酸鹽復(fù)合轉(zhuǎn)化膜體系。結(jié)果表明鎂合金鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜組成為MoO2，MoO3，MgO，Al

5、2O3，MnOetc．和少量的CaMoO4，微觀表面呈“干枯河床”狀的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)；而鉬酸鹽/磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜，則是微觀表面呈均勻“蜂窩”狀的晶態(tài)結(jié)構(gòu)，其主要成分為含Mn2+，Ca2+的復(fù)合金屬磷酸鹽和CaMo04，MgO，Al2O3，MnO2組成的復(fù)合相。動電位時間曲線結(jié)果表明鉬酸鹽/磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜的增長機理是一個腐蝕/沉積過程，類似于鋼表面的磷化過程，區(qū)別在于鉬酸鹽/磷酸鹽復(fù)合膜中有新的鉬酸鹽沉積形成復(fù)合相為基體提供了有效的腐蝕保護。M00

6、42-/H2P04-的摩爾比和pH值對這種復(fù)合轉(zhuǎn)化膜的成膜有很大影響。ElS結(jié)果表明鉬酸鹽/磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜的腐蝕電阻值較單一的鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜高出近兩個數(shù)量級，最大Rp達約4．0×106Ocm2。鹽水浸泡試驗表明磷酸鹽/鉬酸鹽復(fù)合處理膜層的耐蝕性能和鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜相當(dāng)，有望取代傳統(tǒng)的鉻酸鹽處理。 3．納米改性轎車面漆的研究方面。首先選擇合適的納米Ti02粉體，采用循環(huán)攪拌式珠磨機，借助超聲預(yù)處理分散手段，研究了超聲波預(yù)處理、分散劑、研磨

7、時間、以及研磨工藝參數(shù)對研磨分散效果和漿體穩(wěn)定性的影響。通過TEM、激光粒徑分析及UV-VIS光譜對分散的納米Ti02漿料進行了性能表征。結(jié)果表明納米Ti02漿料達到極限研磨尺寸約120nm的時間由2．5小時減少到1～1．5小時，節(jié)省大約40％的能耗。超聲預(yù)處理可以得到相對更小的極限粒徑。增加分散劑量不能明顯改變分散后漿體的極限平均粒徑，但是粒徑分布相對更窄。較高的轉(zhuǎn)速可以在較短時間內(nèi)達到較小的極限平均粒徑，但是過高的轉(zhuǎn)速導(dǎo)致研磨機內(nèi)腔