AZ91镁合金表面制备复合涂层耐蚀性研究

利用电弧喷涂和热扩散技术在AZ91D镁合金表面制备了复合涂层;采用扫描电镜、XRD衍射分析仪、动电位极化曲线测试等方法对复合涂层的微观形貌、相结构组成及在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀行为进行研究与探讨。结果表明,AZ91D镁合金喷涂铝涂层经固态扩散锌处理后,获得了均匀致密的复合涂层,XRD结果显示,涂层由Zn-Al金属间化合物Zn Al2O4、Mg2Zn11及Al、Zn构成;极化曲线结果显示,复合涂层的自腐蚀电位正移到-1.36V,较AZ91D镁合金基体及铝涂层试样分别正移了约230、130m V;复合涂层自腐蚀电流密度4.7×10-5A·cm-2,较基材自腐蚀电流密度3.9×10-4A·cm-2降低。动电位极化曲线测试结果显示,形成的复合涂层组织极大地提高了AZ91D镁合金表面的耐腐蚀性能。     

AZ31镁合金表面超疏水耐腐蚀镍基复合涂层

结合化学沉积和电沉积技术,以动态氢气泡为模板,在AZ31镁合金表面制备了一种超疏水耐腐蚀的镍基复合涂层。涂层形貌、结构、组成、润湿性和腐蚀防护性能的表征结果表明,电沉积溶液中添加ZnO纳米粒子会改变多孔镍层的表面形貌,影响疏水能力。静态水接触角(WCA)测试表明,电沉积溶液中ZnO纳米粒子的浓度为5.0 g·L^-1时获得的电沉积镀层经硬脂酸改性后,具有最大的WCA值,达到160.8°±2.8°。相较于裸镁合金,该复合涂层腐蚀电位显著正移,腐蚀电流密度和电荷转移电阻分别降低和提升两个数量级以上,说明复合涂层对镁合金基底具备良好的腐蚀保护能力。     

AZ91镁合金表面合成聚苯胺涂层及其腐蚀性能研究

采用循环伏安法(CV)在含草酸、苯胺单体的溶液中以AZ91镁合金为基底沉积聚苯胺(Pani)涂层,并通过IR和SEM等手段对涂层的结构和形貌特征进行表征;同时通过极化曲线、开路电位-时间曲线及电化学阻抗谱(EIS)等评价涂层在3.5%Na Cl溶液中的耐蚀性。结果表明,聚苯胺涂层有效提高了镁合金基体的自腐蚀电位,并导致镁合金腐蚀电流密度下降近两个数量级;长期浸泡过程中发现涂层能够有效抑制腐蚀溶液的渗透,阻止基体合金的腐蚀。     

钽在磷酸盐中等离子体电解氧化涂层耐腐蚀性能研究

目的 探究金属钽在磷酸盐中进行等离子体电解氧化(Plasma electrolytic oxidation,PEO)形成Ta2O5陶瓷涂层后的耐腐蚀性能.方法 在磷酸盐电解液中,采用等离子体电解氧化(PEO)方法,在金属钽表面形成Ta2O5陶瓷涂层.采用XRD、SEM和EDS等方法,表征涂层物相、形貌及元素组成,利用动电位极化曲线和电化学阻抗谱,测试涂层的耐腐蚀性能.结果 在磷酸盐电解液中,金属钽PEO处理形成了晶态Ta2O5陶瓷膜.氧化膜初期形貌为"瘤子状",后为"沟回状".在3.5％NaCl溶液中进行动电位极化测试,相比于基体,涂层的腐蚀电流密度降低约4个数量级.PEO处理600 s形成的涂层,相比于基体,自腐蚀电位提高了约1.3 V,腐蚀电流密度为3.7?10–10 A/cm2,保护效率为99.97％;PEO处理1200 s,自腐蚀电位提高了约1.4 V,电流密度为1.46?10–10 A/cm2,保护效率为99.99％.在3.5％NaCl溶液中浸泡160 d发现,在30 d左右,钽基体表面已形成一层极薄的氧化膜,导致阻抗值持续升高,表明对基体有一定的保护作用.然而,PEO处理600 s形成的涂层在浸泡3 d后,低频区域阻抗值大幅下降,且随浸泡时间的延长,阻抗值持续降低.在160 d腐蚀后,电荷转移电阻仍然比未经过处理的金属钽高1个数量级.结论 在磷酸盐电解液中,钽经PEO处理形成的陶瓷膜层具有较强的耐腐蚀性能,PEO处理可大幅度提高钽的耐腐蚀能力.     

2519铝合金表面聚苯乙烯薄膜的制备和耐腐蚀性能

为了提高2519铝合金的耐腐蚀性,通过浸入法在铝合金表面制备一层聚苯乙烯涂层。采用扫描电镜(SEM)和X射线能量散射谱(EDS)分析了表面形貌和成分,通过电化学极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究了聚苯乙烯涂层的耐腐蚀性能以及样品的腐蚀机制。预处理后铝合金试样的腐蚀电流密度要比铝合金裸样低1个数量级,而腐蚀电位正移了20 mV。     

镁合金直接化学镀Ni-B镀层的腐蚀电化学行为研究

  研究了镁合金表面化学镀Ni-B合金的电化学行为,采用电化学动电位扫描极化曲线和交流阻抗研究了Ni-B镀层的腐蚀电化学行为,结果表明,Ni-B镀层在3.5%NaCl溶液中具有优良的耐蚀性能.所得Ni-B镀层的自腐蚀电位在－400 mV左右,相对于基体-1460 mV提高了1000 mV,自腐蚀电流密度小于0.7 μA/cm²,相对于基体28.5 μA/cm²降低了近两个数量级,说明Ni-B镀层能够有效地提高AZ91D 镁合金的耐腐蚀性能,使AZ91D镁合金在35%NaCl溶液腐蚀介质中的腐蚀速度明显降低.电化学交流阻抗测试结果符合极化曲线的测量结果,化学镀Ni B镀层后的AZ91D镁合金在3.5％NaCl溶液中的阻抗值相对于基体提高两个数量级,表现为自腐蚀电流降低,阻抗值相应提高.     

偏钒酸铵对AZ91D镁合金表面磷酸盐转化膜的耐腐蚀性能影响的研究

为了提高镁合金磷化盐转化膜的耐腐蚀性能,向镁合金磷酸处理液中添加NH₄VO₃,采用中性盐雾实验、Tafel曲线和电化学阻抗测试、扫描电镜 (SEM) 测试和能量色散谱仪分析等方法检测膜层的性能,研究了NH₄VO₃对镁合金表面磷酸盐转化膜耐蚀性的影响。结果表明：加入NH₄VO₃后,镁合金化学转化膜表面的裂纹有细化和孔洞有减少的趋势;化学转化膜呈现明显的容抗特性,电化学阻抗可达273.6 Ω;自腐蚀电位正移了121.6 mV,自腐蚀电流密度明显减小,降低了接近一个数量级,耐腐蚀性能得到了很大的提升,表面化学转化膜的耐中性盐雾腐蚀时间大幅度增加,达到41 h。     

AZ31镁合金冷喷涂纳米晶铝涂层腐蚀性能

为了改善镁合金耐蚀性,采用冷喷涂技术在镁合金AZ31上制备出纳米晶铝涂层,分析了涂层的微观组织,通过电化学试验及中性盐雾试验研究了涂层及基体的腐蚀性能。试验结果表明,涂层的纳米晶结构成功保留,涂层组织致密、厚度均匀,涂层硬度到达111.44 HV0.025,明显高于镁合金基体的硬度(66.8 HV0.025);涂层的自腐蚀电位(-0.78 V)高于镁合金基体的自腐蚀电位(-1.79 V),涂层的自腐蚀电流密度(5.3×10-7A/cm2)比镁合金基体的自腐蚀电流密度(2.45×10-5A/cm2)低2个数量级,盐雾试验表明涂层的耐腐蚀性能明显优于镁合金基体。     

电化学法合成壳聚糖-聚苯胺复合涂层的耐蚀性

采用电化学法在304不锈钢表面制备壳聚糖(CTs)-聚苯胺(PANI)复合涂层,利用扫描电镜(SEM),红外光谱仪(FTIR)和X射线衍射仪(XRD)表征CTs-PANI复合涂层的表面形貌,化学组成和晶型。通过极化曲线和电化学阻抗谱研究了CTs-PANI复合涂层的耐蚀性。结果表明：10%CTs-PANI复合涂层在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的耐蚀性最佳,在3.5%NaCl溶液中浸泡168 h后,相比于304不锈钢,其腐蚀电流密度下降了2个数量级,腐蚀电位正移近500 mV。该复合涂层对基体材料具有优良的保护作用。     

Mg-Mn-Ce镁合金表面超疏水复合膜层的制备及耐腐蚀性能

采用微弧氧化技术和有机镀膜技术相结合的复合处理方法实现Mg-Mn-Ce镁合金表面改性,获得超疏水复合膜层,研究微弧氧化膜的表面特征、有机镀膜电化学反应过程、复合膜层的润湿特性和耐腐蚀性能。结果表明:镁合金经微弧氧化处理后由于微弧氧化膜表面呈微纳多孔结构,表现为超亲水特性,其蒸馏水的静态接触角接近0°;在微弧氧化膜上经有机镀膜后,其形成的有机薄膜的静态接触角高达173.3°,表现出优良的超疏水特性。镁合金经微弧氧化处理后具有良好的耐腐蚀性能,经有机镀膜超疏水复合处理后,耐腐蚀性能得到进一步提高。复合膜层在3.5%NaCl溶液中,与基体相比动电位极化腐蚀电流密度减小了3个数量级、而电化学阻抗提高了3个数量级,耐腐蚀性能明显改善。微弧氧化与有机镀膜相结合的复合处理使镁合金表面在实现超亲水-超疏水功能转换的同时显著提高镁合金的耐腐蚀性能。     

掺杂镍对镁合金表面冷喷涂锌基涂层性能的影响

目的研究镍添加对冷喷涂锌基涂层耐蚀性的影响,为镁合金提供有效的防护涂层。方法采用低压冷喷涂技术在镁合金基体表面分别制备锌基和锌/镍基复合涂层,通过微观观察、摩擦磨损实验、电化学极化法和电化学阻抗谱测试及全浸泡腐蚀试验,研究镁合金表面冷喷涂涂层的结构、摩擦磨损行为和耐蚀性。结果镁合金表面冷喷涂锌基涂层后,其硬度和耐磨性得到显著提高,掺镍后的锌/镍基涂层具有更高的硬度和耐磨性。锌基和锌/镍基涂层均能为镁合金提供腐蚀防护,锌/镍基涂层比锌基涂层具有更好的耐蚀性。相对镁合金来说,锌基涂层和锌/镍基涂层的自腐蚀电位分别正移了260 mV和560 mV;长期腐蚀后锌/镍基涂层形成了更致密的腐蚀产物膜,腐蚀电阻显著高于锌基涂层。结论冷喷涂锌基和锌/镍复合涂层均能对镁合金提供防护作用,掺杂镍后的锌/镍基复合涂层具有更高的硬度、耐磨性和耐蚀性。     

AZ31B镁合金表面微弧电泳复合膜层微观结构及耐蚀性表征

采用微弧氧化技术在AZ31B镁合金表面制备陶瓷层,利用其表面多孔结构借助电泳技术沉积有机膜层,对比研究陶瓷层和复合膜层表面粗糙度、表面及截面形貌、电化学性能及划伤腐蚀特性。结果表明:陶瓷层表面放电微孔被电泳层完全填充并形成均匀膜层,复合膜层表面粗糙度明显降低;微弧电泳复合膜层腐蚀电流密度与陶瓷层和基体相比分别降低2个和4个数量级,极化电阻分别增大2个和4个数量级,腐蚀倾向降低;微弧电泳复合膜层电化学阻值与陶瓷层相比增加4个数量级,同时电容值降低4个数量级,耐蚀性显著提高;由于陶瓷层与电泳层的机械嵌合作用,复合膜层划伤腐蚀过程表现为基体腐蚀及陶瓷层与基体界面的破坏,复合膜层界面处结合完好。     

Characterization of the corrosion performances of as-cast Mg–Al and Mg–Zn magnesium alloys with microarc oxidation coatings

In the present study, corrosion-protective microarc oxidation (MAO) coatings were prepared on AZ31B, AZ80, and ZK60 cast magnesium alloy substrates in an alkaline silicate electrolyte. The corrosion performances of the uncoated and MAO-coated alloys were investigated using electrochemical and salt spray chamber corrosion tests. The microstructure characterization and experimental results show that among the three alloys studied, the ZK60 Mg alloy exhibited the best and AZ31B the least corrosion resistance under the salt spray conditions. The MAO coating provided robust corrosion protection of the Mg substrates and resulted in a significant decrease in the corrosion rate of the alloys by 3–4 orders of magnitude. The MAO coating on ZK60 alloy showed better corrosion protectiveness than that on the AZ series alloys due to the incorporation of different alloying elements in the coating, especially the Zn and Al elements, which are from the Mg substrate. The corrosion performances and mechanisms of the uncoated and MAO-coated Mg alloys are interpreted in terms of the microstructure and phase/chemical compositions of both the substrates and coatings.     

溶液温度对医用Mg-Li—Ca合金表面锌钙系磷酸盐转化膜耐蚀性能的影响

考察不同磷化液温度对Mg-Li-Ca合金表面锌钙磷酸盐转化膜质量和耐蚀性能的影响。利用扫描电子显微镜、电子探针、能谱仪、X射线衍射和傅里叶红外光谱研究转化膜的表面形貌、化学成分和物相,采用析氢腐蚀实验和动电位电化学技术以及电化学阻抗研究磷化液温度对 Mg-Li-Ca 合金表面磷酸盐转化膜耐蚀性能的影响。结果表明：当溶液温度低于45℃时,膜层主要由Zn和ZnO组成,而当温度高于50℃时,膜层的主要相为Zn3（PO4）2·4H2O、少量的Zn和ZnO;在55℃温度下制备的磷酸盐转化膜的耐蚀性能最好;在40~50℃下制备的膜,由于镁基体与锌之间形成的电偶腐蚀而加快了其析氢速率。     

Comparison of corrosion resistance of MgAl-LDH and ZnAl-LDH films intercalated with organic anions ASP on AZ31 Mg alloys

The aspartic acid (ASP), an environment-friendly corrosion inhibitor, was explored to intercalate into the ZnAl-layered double hydroxide (ZnAl-LDH) and MgAl-LDH coatings on AZ31 magnesium alloys by a facile one-step hydrothermal method. The morphology, composition, structure and corrosion resistance of the prepared coatings were comparatively investigated. It is found that the uniform and dense layered nanosheet (NS) vertically grows on the substrate, and the MgAl−ASP-LDH films exhibit a three-dimensional (3D) rose-like sheet structure with high ratio of pore coverage. The MgAl−ASP-LDH coating exhibits better corrosion resistance and durability of longtime immersion than ZnAl−ASP-LDH coating. The corrosion current density of two coatings is two or three orders of magnitude lower than that of bare Mg alloy, indicating that ZnAl/MgAl-LDH films intercalated with organic ASP anions can significantly improve the corrosion resistance of Mg alloy.     

电流密度对ZK60镁合金表面超疏水涂层的制备及耐腐蚀性的影响

为了提高镁合金的耐腐蚀性能,基于层状双氢氧化物（LDHs）膜在ZK60镁合金表面制备了超疏水（SH）涂层。涂层制备过程中引入电场辅助,研究了工作电流密度对涂层性能的影响。结果表明,工作电流密度显著影响LDHs膜的微观结构,这对SH涂层的疏水性具有重要影响。当工作电流密度为25 mA/cm²时,SH涂层表面呈现均匀的微纳米结构,并表现出超疏水性。超疏水涂层的腐蚀电流密度（I_corr=9×10^-7 A·cm^-2）比ZK60基体的腐蚀电流密度（I_corr=3×10^-5 A·cm^-2）低了2个数量级,表现出优异的耐腐蚀性。     

Protection behaviour of surface films formed on AZ91D magnesium alloy in nitrogen/1,1,1,2-tetrafluoroethane atmospheres

Protective surface coatings on an AZ91D magnesium alloy were formed in an atmosphere mixture of nitrogen and 1,1,1,2-tetrafluoroethane (HFC-134a). The surface composition and microstructure were characterized using X-ray diffraction analysis and scanning electron microscopy, respectively. The cross-section morphologies of the coatings show that an increase in conversion time results in an increase in the continuity and compactness of the coating generated on the surface of the AZ91D alloy. The corrosion resistance tests performed by immersion into 3.5% NaCl solutions were investigated by electrochemical measurements. The results showed that the coated samples had higher corrosion resistance than the uncoated alloy. On the other hand, the corrosion density of the coated samples decreased by increasing the conversion time by about two orders of magnitude, compared with the un-coated samples. This behaviour is attributed to the formation of a protective surface film constituted mainly for MgF2, together with other phases. The nature of these phases depends on the process conditions.     

Influence of intermetallic Al-Mn particles on in-situ steam Mg-Al-LDH coating on AZ31 magnesium alloy

The influence of intermetallic Al-Mn particles on the corrosion behavior of in-situ formed Mg-Al layered double hydroxide (Mg-Al-CO₃^2--LDH) steam coating on AZ31 Mg alloy was investigated. The alloy was pretreated with H₃PO₄, HCl, HNO₃ or citric acid (CA), followed by hydrothermal treatment, for the fabrication of Mg-Al-LDH coating. The microstructure, composition and corrosion resistance of the coated samples were investigated. The results showed that the surface area fraction of Al-Mn phase exposed on the surface of the alloy was significantly increased after CA pretreatment, which promotes the growth of the Mg-Al-LDH steam coating. Further, the LDH-coated alloy pretreated with CA possessed the most compact surface and the maximum coating thickness among all the coatings. The corrosion current density of the coated alloy was decreased by three orders of magnitude as compared to that of the bare alloy.     

铝合金PEO涂层表面原位制备Mg-Al LDH膜及其耐蚀性能研究

目的优化Mg-Al LDH/MAO涂层的制备工艺,提高铝合金的耐蚀性。方法将微弧氧化样置于不同pH溶液中,在不同反应时间和反应温度下,采用原位生长法在2024铝合金表面制备层间含NO3^–的MgAl-LDHs/MAO复合涂层。借用SEM、EDS、XRD研究LDH/MAO的微观组织结构,并利用电化学法表征MgAl-LDH/MAO复合涂层试样的腐蚀行为,揭示复合涂层的耐蚀机理以及最优异的工艺条件。结果pH值为6和7的溶液制备出的涂层,生成了少量的LDHs,多数集中在孔洞附近,且生长不完全。相比之下,pH值为9的溶液制备出的涂层生成的片状水滑石更多,且较均匀,腐蚀电流较低,腐蚀电位较高。反应时间为12 h时,生成的水滑石较少,只有部分孔洞处会看到一些;反应时间为24 h和48 h制得的合金形貌相差不大,水滑石皆明显多于12 h的样品,且更加均匀。反应温度为180℃和220℃的合金形成的LDHs较多、较均匀,且生长较好,呈现很明显的片状结构。结论弱碱的制备环境、反应温度的升高和反应时间的延长,促进了水滑石的生成,所得Mg-Al LDH/MAO复合涂层有效地改善了2024铝合金的耐蚀性。     

生物医用金属表面水滑石涂层的研究进展

随着我国人口老龄化和生活水平提高,人们对性能优异的生物医疗器械和植入材料需求剧增.目前,常见医用植入金属或合金的一些性能,如耐蚀性和生物相容性等,往往不能完全满足临床要求,因此有必要对医用金属材料进行表面改性处理.首先,结合水滑石(LDHs)的特点、性质及近年来的发展情况,综述了常见医用载药LDHs进展,提出了载药LDHs在缓释控释、靶向运输和癌症治疗等方面的应用前景,含有元素Mg、Zn的LDHs具有特殊作用.然后,重点总结常见医用可降解金属(镁、锌合金)和不可降解金属(钛合金)表面单一和复合LDHs涂层的制备方法,介绍不同种类LDHs涂层及其优点,着重分析当前不同医用金属表面LDHs涂层所存在的不足和潜在的应用.另外,金属表面LDHs复合涂层多方面性能均强于单一涂层,致密的LDHs涂层通常作为上层涂层可以起到封孔作用.最后,展望了含Zn、Mg元素LDHs在生物医用方向的应用前景,并分析了含Al、Li元素LDHs在生物医用方向发展需要注意之处和受阻的可能原因,为医用金属表面LDHs涂层的发展提供参考.