【摘 要】
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镁合金作为最轻的金属结构材料,被誉为“21世纪绿色工程材料”,但是,镁合金耐蚀性差,表现出很高的化学和电化学活性,防护涂层可以大幅提高镁合金的耐蚀性,其中,阴极电泳涂装是工业中常用的非常环保有效的镁合金防护方法。近年来,石墨烯以其独特的二维片层结构和优异的物理化学性能,在涂料领域已有较为广泛的应用。石墨烯具有极大的比表面积,能够在聚合物涂料中形成良好的物理屏障,提高涂层对金属基体的防护性能。本文选
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镁合金作为最轻的金属结构材料,被誉为“21世纪绿色工程材料”,但是,镁合金耐蚀性差,表现出很高的化学和电化学活性,防护涂层可以大幅提高镁合金的耐蚀性,其中,阴极电泳涂装是工业中常用的非常环保有效的镁合金防护方法。近年来,石墨烯以其独特的二维片层结构和优异的物理化学性能,在涂料领域已有较为广泛的应用。石墨烯具有极大的比表面积,能够在聚合物涂料中形成良好的物理屏障,提高涂层对金属基体的防护性能。本文选用ZK60镁合金为基体材料、胺改性水性环氧树脂(EP)为电泳漆、氧化石墨烯(GO)为填料,以微弧氧化(MAO)作为前处理,采用“恒压—近似恒流”的电泳方式,制备得到MAO-GO/EP复合涂层,并通过扫描电子显微镜(SEM)、电化学交流阻抗谱(EIS)、表面粗糙度测试、涂层厚度测试和全浸泡实验等测试表征方法,分别探究了微弧氧化前处理对电泳涂层耐蚀性能的影响、微弧氧化电压和电泳电压对电泳涂层耐蚀性能的影响、氧化石墨烯对电泳涂层耐蚀性的影响。研究发现,EP涂层厚度与微弧氧化电压成反比,与电泳终压值成正比。通过宏观浸泡和EIS测试表征,最终确定最佳工艺参数为:MAO电压330V、电泳终值电压120V。该条件下制备的MAO/EP涂层厚度均匀缺陷较少,在3.5%NaCl溶液中浸泡150d表面未出现宏观腐蚀点,频率为0.01Hz处的阻抗值仍为109Ω·cm2。MAO-GO/EP涂层的SEM断面形貌表明氧化石墨烯在EP涂层中弥散分布能够减少涂层内部气孔和裂纹等缺陷的数量。宏观浸泡和EIS测试表明,GO的质量分数为0.1%时,能够形成相对连续的网络状物理屏蔽结构,有效延长腐蚀介质的扩散路径,降低涂层与镁合金基体界面处的腐蚀反应速率,涂层的耐蚀性能最佳。在3.5%NaCl溶液中浸泡180d涂层表面未出现宏观腐蚀点,频率为0.01Hz处的阻抗值仍为1010Ω·cm2。
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