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镁合金腐蚀研究进展(33)—镁合金(MAO)表面氢氧化镁涂层-EDTA的影响
rczeng 2019-2-10 22:59
镁合金腐蚀研究进展(33)—镁合金(MAO)表面氢氧化镁涂层-EDTA的影响 EDTA-2Na分子式为C 10 H 14 N 2 Na 2 O 8 ,是六齿配体和螯合剂,具有很强地螯合如Ca 2+ 和Mg 2+ 等 金属离子 的能力。 我们前期 利用EDTA,采用水热法在AZ31以及Mg-1Li-1Ca合金表面制备 SnO 2 掺杂Ca-P涂层。处理溶液包括EDTA,Ca(NO 3 ) 2 ·4H 2 O 、NaH 2 PO 4 ·2H 2 O和 SnO 2 。研究表明,AZ31表面Ca-P-Sn涂层的化学成分主要为CaHPO 4 ·2H 2 O (DCPA)、少量SnO 2 及MgHPO 4 。该涂层具有提高耐蚀性和抗菌性的作用。 这里报道的是,利用EDTA,在镁合金及其阳极氧化膜表面制备氢氧化镁涂层的结果。 (一) 镁合金AZ31表面纳米氢氧化镁涂层 通过在LiOH溶液中添加EDTA-2Na作为 Mg 2+ 离子络合剂,采用水热法(图1)在镁合金AZ31基体上成功制备了一层纳米氢氧化镁涂层(图2)。EDTA提高了氢氧化镁膜的厚度,改变了涂层微观形貌,增加了涂层结合力以及耐蚀性等。 该项工作 Corrosion resistance of nanostructured magnesium hydroxide coating on magnesium alloy AZ31- influence of EDTA 2019年2月4日( 大年三十 )在线发表在《Rare Metals 》 ,第一作者为 研究生 樊晓丽,通讯作者为曾荣昌教授。 图1 镁合金AZ31表面纳米氢氧化镁涂层制备过程 图2 镁合金AZ31表面纳米氢氧化镁涂层 (a) (b) LiOH 溶液、(c) (d) EDTA-LiOH 溶液 图3 镁合金AZ31表面纳米氢氧化镁涂层截面形貌 (a) LiOH 溶液、(b) EDTA-LiOH 溶液 图4 镁合金AZ31表面纳米氢氧化镁涂层 XPS图:(a) 宽谱, (b) 浸泡10 min, 3 h and 6 h N1s高分辨图(c)浸泡 10 min N 1s高分辨图 图5 镁合金AZ31表面纳米氢 氧化镁涂层耐蚀性能 图6 镁合金AZ31表面纳米氢 氧化镁涂层 成膜机理 (二) 镁合金AZ31阳极氧化膜(MAO)表面纳米氢氧化镁涂层 对于阳极氧化膜上的氢氧化镁来说,EDTA不仅有效地促进了镁合金表面MAO膜微孔的封闭,提高了其耐蚀性,而且该涂层在模拟体液中还表现出良好的类生物矿化效果,这可能是一种具有应用前景的骨植入涂层制备方法。 图7 镁合金AZ31阳极氧化膜(MAO)表面纳米氢氧化镁涂层制备过程 参考 图8 镁合金AZ31阳极氧化膜(MAO)表面纳米氢氧化镁涂层 图9 镁合金AZ31阳极氧化膜(MAO)表面纳米氢氧化镁涂层成膜过程 : 10 s (a-c), 30 s ( d -f), 1 min (g-i), 5 min (j-l), 10 min (m-o), 20 min (p-r) and 30 min (s-u). 图10 镁合金AZ31阳极氧化膜(MAO)表面纳米氢氧化镁涂层 EDS成分 图11 镁合金AZ31阳极氧化膜(MAO)表面纳米氢氧化镁涂层耐蚀性能 图12 镁合金AZ31阳极氧化膜(MAO)表面纳米氢氧化镁涂层 成膜机理 EDTA对成膜的影响可归因于:EDTA分子在Mg(OH)2的成核和生长中起着至关重要的作用,由于其对Mg 2+ 优异的络合能力。通常,在具有不同pH值的水溶液中,EDTA具有七种不同的形式:H 6 Y 2+ ,H 5 Y + ,H 4 Y,H 3 Y - ,H 2 Y 2- ,HY 3- 和Y 4- 。阴离子Y 4- 是具有最强复杂性的配体物质。Y 4- 离子浓度越大,络合物越稳定。当溶液的pH值大于10时,Y 4- 的存在将占主导地位。在该实验中,溶液的pH值约为13.6。因此,EDTA可能以HY 3- 和Y 4- 的形式存在。EDTA与Mg 2+ 络合,主要发生在α-Mg溶解的早期阶段。因为此时Mg基底表面和溶液中具有丰富的Mg 2+ 离子。EDTA与Mg 2+ 离子络合并吸附于镁合金基体或MAO表面,形成单分子膜作为氢氧化镁涂层的内层,同时也作为氢氧化镁涂层赖以生长的位点。 该项工作“ Corrosion resistance of in-situ growth of nano-sized Mg(OH) 2 on micro-arc oxidized magnesium alloy AZ31-Influence of EDTA ”于2019年1月22日在线 发表在《Journal of Materials Science Technology 》 ,第一作者为研究生 李长阳, 通讯作者为曾荣昌教授 。 链接: 镁合金腐蚀研究进展(31)-镁合金表面SnO2钙磷涂层耐蚀抗菌性能
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镁合金腐蚀研究进展(26)—镁合金表面层层组装DNA涂层耐蚀性能
rczeng 2018-6-29 00:00
镁合金腐蚀研究进展(26)—镁合金表面层层组装DNA涂层耐蚀性能 脱氧核糖核酸 (deoxyribonucleic acid, DNA) 是 一种由核苷酸重复排列组成的长链聚合物。所谓核苷酸,是指一个核苷加上一个或多个磷酸基团;核苷则是指一个碱基加上一个糖类分子。DNA骨架是由磷酸与糖类基团交互排列而成的一种长链聚合物 。 本文首次利用DNA和 聚乙烯吡咯烷酮( polyvinylpyrrolidone, PVP ) 在镁合金表面通过层层组装技术(layer-by-layer (LbL) assembly)构建聚电解质多层膜(PVP/DNA) n 。该涂层表现出良好的耐蚀性能和生物相容性。特别地,该涂层在浸泡模拟体液中还表现出良好的类生物矿化效果。矿化产物有助于镁合金用于骨植入材料。 究其原因,主要可以归因于三点:(1)DNA分子中的磷酸基 团可以作为钙磷产物形核生长的诱导剂;(2)DNA与 PVP 的静电吸引作用可以有效地将钙离子吸附于分子层间;(3)PVP可以络合钙离子形成配合物。基于以上三点构建的层层组装多层膜在骨植入材料领域有一定的应用前景。 该项成果“ In vitro corrosion resistance of a layer-by-layer assembled DNA coating on magnesium alloy (Share link)” In vitro corrosion resistance of a layer-by-layer assembled DNA coating on.pdf 发表在国际期刊 Applied Surface Science ( IF4.439 ) ( 457, 2018: 49–58) 。第一作者 为博士生崔蓝月,通讯作者为曾荣昌教授和李硕琦博士。 Fig. 1 The schematic construction of the (PVP/DNA) n /Mg via LbL assembly. Fig. 2 (a–h) SEM images of the (PVP/DNA) 20 /Mg soaked in SBF for 6, 12, 24, 48, 72, 96, 120 and 432 h; (i) EDS spectra and (j) corresponding Ca/P molar ratio of the (PVP/DNA) 20 /Mg immersed in SBF for 0 ( Fig. 2 dI), 6, 12, 24, 48, 72, 96, 120 and 432 h. Fig. 3 a) XPS overview spectra and the evolution of (b) P 2p , (c) C 1s , (d) N 1s and (e) O 1s signals of (PVP/DNA) n /Mg surfaces. Fig. 4 EIS and the fitted results for the (I) AZ31 substrate, (PVP/DNA) n /Mg, n  = (II) 5, (III) 10, (IV) 20 and (V) 40: (a) Nyquist plots, (b) Bode plots of |Z| vs. frequency, (c) Bode plots of phase angle vs. frequency in SBF and (d) equivalent circuits. Fig. 5 EIS curves and the fitted results for the (PVP/DNA) 20 /Mg: (a) Nyquist plots, (b) Bode plots of |Z| vs. frequency, (c) Bode plots of phase angle vs. frequency in SBF and (d) R ct values vs. immersion time and corresponding equivalent circuits. Fig. 6 Schematic representation of the degradation mechanism of the (PVP/DNA) 20 coating: (a and b) Ca-P nucleation and growth, (c) electrochemical corrosion of the substrate.
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镁合金腐蚀研究进展(25)—镁合金水滑石/硅烷/CeO2涂层耐蚀性研究
rczeng 2018-6-22 17:11
镁合金腐蚀研究进展 (25)— 镁合金水滑石 / 硅烷 /CeO 2 涂层耐蚀性研究 镁合金在航空、汽车、电子、航空航天等领域的有着广泛的应用前景,但是镁合金的易腐蚀性限制了其应用。表面改性处理是提高镁合金耐蚀性能的有效途径之一。 水滑石( layered double hydroxide, LDH )属于阴离子插层型层状化合物,层间阴离子具有可交换性,其组成和结构是可调的【 1,2 】。 镁合金表面LDH膜包括钼酸盐系、Mg-Al系、Zn-Al系、Zn-Al-V系等【1-12】 。 虽然LDH膜内层比较致密,但是外层疏松多孔。这些孔隙为外界腐蚀介质渗入基体,同时也为镁基体腐蚀所产生的镁和氢氧根离子的渗出提供了通道。其结构特点降低了其长期耐蚀性。而 LDH 表面封孔处理对进一步提高镁合金的耐蚀性能或许有帮助【 3 】。 我们【 4 】曾采用聚乳酸( poly(lactic acid) , PLA )涂层覆盖 AZ31 镁合金 Zn-Al-LDH 涂层,其耐蚀性能得到明显的提高。另外,我们也用低表面能硬脂酸( Steric acid, SA )修饰 AZ31 表面共沉积和水热处理制备的 Mg(OH) 2 /Mg-Al-LDH 涂层,获得超疏水的耐蚀性能优异的复合涂层【 5 】。Zhang 等【 6 】 用低表面能的全氟辛基三乙氧基硅烷( PFOTES, CF 3 (CF 2 ) 5 CH 2 CH 2 Si(OCH 2 CH 3 ) 3 )修饰 AZ80 镁合金表面 Mg-Al LDH 涂层。这种基于 Cassie 模型的超疏水表面为镁合金提供了长久的耐蚀性能。这是因为空气被捕获在表面微结构中。 我们【 7 】曾利用 聚甲基三乙氧基硅烷 ( polymethyltrimethoxysilane, PMTMS )和硝酸铈 ( Ce(NO 3 ) 3 ) 来封闭镁合金 AZ31 表面 Mg(OH) 2 膜,制备了 Mg(OH) 2 /PMTMS/CeO 2 复合涂层。 CeO 2 作为物理屏蔽层,既影响了表面形貌,也减少了涂层的微孔和微裂纹。此涂层显示优异的耐蚀性能。 如果将具有缓蚀性的无机盐(如硝酸铈)与硅烷 PMTMS 复合涂层覆盖在 LDH 表面,封闭 LDH 孔隙以降低孔隙率,或许会形成致密和良好结合力的复合涂层。其耐蚀性能会得到显著提高。 本文首先运用共沉淀 - 水热合成法在 AZ31 基体表面制备出 Mg-Al-CO 3 2- 水滑石,然后又使用 PMTMS 对水滑石涂层进一步改性,得到了一个耐蚀性好、超疏水和自修复等优良特性的水滑石 / 聚硅氧烷涂层。 另外,在这种复合涂层体系中又引入了稀土元素化合物。具体来说,就是在 PMTMS 硅烷溶液中溶解不同浓度 (0, 10 -4 , 10 -3 , 10 -2 M) 的 Ce(NO 3 ) 3 ,结果发现微量的 Ce(NO 3 ) 3 加入,使得复合涂层耐蚀性大大提高。有趣地是,当 Ce(NO 3 ) 3 含量增加到一定量 (10 -2 M) 之后,耐蚀性反而下降,表面的形貌不再致密,能够清晰地看到内部的水滑石形貌。因此,适度掺杂 Ce(NO 3 ) 3 才可以提高这种复合涂层耐蚀性能。 该项工作“ Corrosion resistance of a ceria/polymethyltrimethoxysilane modified Mg-Al-layered double hydroxide on AZ31 magnesium alloy ”近日发表在 Journal of Alloys and Compounds (764,2018:9 13–928) 。研究生姚青松作为第一作者,通讯作者为张芬副教授和曾荣昌教授。 Fig. 1 FE-SEM images and CA pictures (inset) of LDH coatings (a, f), PMTMS coatings (b, g), PMTMS/CeO 2 -1 coatings (c, h), PMTMS/CeO 2 -2 coatings (d, i) and PMTMS/CeO 2 -3 coatings (e, j) and (k) cross-sectional microstructure and corresponding elemental mapping images of PMTMS/CeO 2 -2 coating. Fig. 2 XPS survey scan of (a) PMTMS/CeO 2 -2 coating, (b) Mg 2p peaks, (c) C 1s peaks, (d) O 1s peaks, (e) Si peaks and (f) Ce 3d peaks. Fig. 6 EIS of (I) substrate, (II) LDH coating, (III) PMTMS coating, (IV) PMTMS/CeO 2 -1 coating, (V) PMTMS/CeO 2 -2 coating and (VI) PMTMS/CeO 2 -3 coating: (a) Bode plots of ׀Z׀ vs. frequency, (b) Nyquist plots and (c, d and e) enlarged Nyquist plots, (f) Bode plots of phase angle vs. frequency in 3.5 wt.% NaCl solution; equivalent circuits of (g) AZ31 substrate, (h) LDH coating, (i) PMTMS coating and PMTMS/CeO 2 coatings. 相关链接: 科学网博客: 1. 镁合金腐蚀研究进展(6 ) — 镁合金表面钼酸根水滑石涂层 2. 镁合金腐蚀研究进展( 7 ) — 镁合金碳酸根镁铝水滑石涂层 3. 镁合金腐蚀研究进展( 10 ) — 镁合金表面镁铝水滑石转化膜进展 相关镁合金LDH论文: Corrosion of molybdate intercalated hydrotalcite coating on AZ31Mg alloy . Rong-Chang Zeng*, Zhen-Guo Liu, Fen Zhang, Shuo-Qi Li, Hong-Zhi Cui, En-Hou Han. Journal of Materials Chemistry A, 2014, 2,13049–13057. Corrosion resistance of Mg-Al-LDH coating on magnesium alloyAZ31 . Fen Zhang, Zhen-Guo Liu, Rong-Chang Zeng*, Shuo-Qi Li, Hong-Zhi Cui, Liang Song, En-Hou Han. Surface Coatings Technology, 258, 2014, 1152–1158 Layered double hydroxide coatings on magnesium alloys: a review . Lian Guo, Wei Wu, Yong-Feng Zhou, Fen Zhang*, Rong-Chang Zeng**, Jianmin Zeng. Journal of Mateials Science and Technology. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2018.03.003 . Corrosion resistance of Zn-Al layered doublehydroxide/poly(lactic acid) composite coating on magnesium alloy AZ31 . Rongchang Zeng*, Xiao-Ting Li , Zhen-Guo Liu , Fen Zhang , Shuo-Qi Li , Hong-Zhi Cui . Frontiers of Materials Science, 2015, 9(4): 355–365. Corrosion Resistance of the Superhydrophobic Mg(OH) 2 /Mg-Al Layered Double Hydroxide Coatings on Magnesium Alloys . Fen Zhang, Changlei Zhang, Rongchang Zeng*, Liang Song, Lian Guo, Xiaowen Huang. Metals,2016, 6,85. Mitigation of Corrosion on Magnesium Alloy by Predesigned Surface Corrosion . X. Zhang, G. Wu, X. Peng, L. Li, H. Feng, B. Gao, K. Huo, P.K. Chu, Sci. Rep. 5(2015) 17399. Corrosion resistance of ceria/polymethyltrimethoxysilane modified magnesium hydroxide coating on AZ31 magnesium alloy . Lian Guo,Fen Zhang, Liang Song, Rong-Chang Zeng, Shuoqi Li, Enhou Han. Surface and Coatings Technology, 2017, 328:121-133. A comparison of corrosion resistance of magnesium aluminum and zinc aluminum vanadate intercalated layered double hydroxides on magnesium alloys , Lian Guo, Fen Zhang, Jun-Cai Lu, Rong-Chang Zeng, Shuo-Qi Li, Liang Song*, Jian-Min Zeng, Frontiers of Materials Science (IF1.471). 2018, 12(2): 198–206. RC Zeng, ZG Liu, FZ, SQ Li, QK He, HZ Cui, EH Han. Corrosion resistance of in-situ Mg–Al hydrotalcite conversion film on AZ31 magnesium alloy by one-step formation, Trans. Nonferrous Met. Soc.,25(6), 2015: 1917-1925. Corrosion resistance of in-situ Mg–Al hydrotalcite conversion film on AZ31 magnesium alloy by one-step formation, Rongchang Zeng*, Zhen-guo LIU, Fen ZHANG, Shuo-qi LI, Qing-kun HE, Hong-zhi CUI, En-hou HAN.Trans. Nonferrous Met. Soc., 25(6), 2015: 1917-192. Corrosion of the in-situ grown MgAl-LDH coating on aluminum alloy. Fen Zhang, Chang-lei Zhang, Liang Song, Rong-chang Zeng , Zhen-guo Liu, Hong-zhi Cui. Trans. Nonferrous Met. Soc. ,25(2015) 3498−3504. Corrosion Resistance of Superhydrophobic Mg-Al Layered Double Hydroxide Coatings on Aluminum Alloys . Fen Zhang*, Chang-Lei Zhang, Liang Song, Rong-Chang Zeng *, Lan-Yue Cui, Hong-Zhi Cui1. Acta Metallurgica Sinica (Engl.lett.) , 2015, 28(11), 1373–1381
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镁合金腐蚀研究进展(23)—挤压镁锂钙合金的剥蚀
rczeng 2018-5-20 17:23
镁合金腐蚀研究进展(23)—挤压镁锂钙合金的剥蚀 曾荣昌 镁合 金腐蚀通常是以点蚀(科学网: 镁合金腐蚀研究进展(1)—镁合金点蚀 ) 和丝状腐蚀为主。我们以前报道了挤压态ZK60镁合金出现晶间腐蚀(科学网: 镁合金腐蚀研究进展(2)—镁合金晶间腐蚀 )。而镁合金的剥蚀很少报道(曾荣昌等, 医用镁合金:成分、组织及腐蚀 ,金属学报, 2018, 54(9):1215-1235 )。 Morishige等( Exfoliation corrosion behavior of cold-rolled Mg-14 mass% Li-1 mass% Al Alloy in NaCl Solution . Mater. Trans., 2013, 54: 1863 )首次报道了冷轧镁锂合金存在剥蚀。冷轧Mg-14Li-1Al系合金在纵向及横向表面都出现了剥蚀行为,降解初期镁合金表面迅速形成腐蚀氧化膜,紧接着表面腐蚀氧化膜被析氢反应破坏,沿晶界出现明显的腐蚀微裂纹,最终导致剥蚀的产生。而将该Mg-Li合金退火处理后,相应的剥蚀现象随之消失,Al元素的加入抑制了Mg-14 Li合金剥蚀行为的产生。 我们通过观察 挤压态Mg-1Li-1Ca 样品的微观结构(图1),发现样品具有层状结构:外表层晶粒较小,第二相均匀分布;内部晶粒较大而第二相Mg2Ca呈条状分布,且主要分布在晶界。 图1 挤压态Mg-1Li-1Ca的显微组织结构 Fig. 1 Optical imagens (a) longitudinal section, (b) transverse section; and SEM images: (c) longitudinal section, (d) transverse section of extruded Mg-1Li-1Ca. 最近,我们发现,经过长达5个月的长期浸泡后,挤压态Mg-Li-Ca也存在剥蚀现象(图2)。在3.5%NaCl溶液中浸泡90、120和150天后,Mg-Li-Ca样品腐蚀形貌表现层片状脱落。 图2 挤压态Mg-1Li-1Ca合金的剥蚀形貌 Fig. 2 Corrosion macro-morphology of extruded Mg-1Li-1Ca specimens immersed in 3.5 wt.% NaCl aqueous solution for 90 d (a), (b), and (c), 120 d (d) (e), 150 d (f), (g), (h). 浸泡初期(24h),观察到Mg-Li-Ca表面存在点蚀和丝状腐蚀等局部腐蚀(图3)。 图3 在3.5%NaCl溶液中挤压态 Mg-1Li-1Ca 浸泡24h以后的腐蚀形貌 Fig. 3 Optical micrographs of skin and interior zone of extruded Mg-1Li-1Ca alloy after immersion in 3.5 wt.% NaCl solution for 24 h: corrosion morphology of (a) transversesection, (b) (c) (d) longitudinal section 电化学测试(图4)和开尔文探针测试(图5)表明,样品外表层和内部的自腐蚀电位或电势存在较大差异,因此,两者形成宏观电偶腐蚀对。 图4 (a)开路电位图和(b)极化曲线图 Fig. 4 (a) Open circuit potential as a function of immersion time and (b) polarization curves of inner zone and outer layer of extruded Mg-1Li-1Ca alloy in 3.5 wt.% NaClsolution. , 图5 开尔文探针表面电位图 Fig. 6 Surface Volta potential maps: longitudinal section of extruded Mg-1Li-1Ca. 图6 剥蚀机理图 Fig. 7 Schematic illustrations of exfoliation corrosion mechanism: (a) macro-galvanic corrosion between skin layer and interior zone, (b) micro-galvanic corrosion between Mg 2 Ca and α-Mg, (c) wedge effect and hydrogen blistering during exfoliation corrosion, (d) pitting corrosion and filiform corrosion. 对于样品内部,条状分布的第二相为剥蚀提供了结构条件,第二相与基体相产生明显的电偶效应(galvanic effect);腐蚀产物包括氢氧化物(Ca(OH) 2 、Mg(OH) 2 ) 、碳酸盐(Li 2 CO 3 ,CaCO 3 和 Mg 5 (CO 3 ) 4 (OH) 2 )的堆积,导致体积膨胀,则形成了楔入效应(wedge effect),促进剥蚀形成。另外,在第二相周围因腐蚀聚集氢气也产生气掀作用。 根据上述研究结果,提出了挤压Mg-Li-Ca合金剥蚀的腐蚀机理(图7)。即,剥蚀萌生于第二相Mg 2 Ca,沿着与表面平行的条状方向扩展。其过程可能涵盖了点蚀(pitting corrosion), 丝状腐蚀(filiform corrosion), 晶间腐蚀(intergranular corrosion)和应力腐蚀(stress corrosion)。 本研究打破了人们对于镁合金晶间腐蚀和剥蚀的认知局限,将促进对镁合金腐蚀的全面认识。同时,我们也需要更加深入的探究和思考,全面地认识镁合金中剥蚀的萌发和发展及形成机制。 论文在线发表在 Journal of Materials Science and Technology (Exfoliation corrosion of extruded Mg-Li-Ca alloy, https://doi.org/10.1016/j.jmst.2018.05.014 ), 受到国家自然科学基金 (51571134) 资助。 链接: 曾荣昌发表论文目录(Rong-Chang Zeng\\'s Publications)(2000-)
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镁合金腐蚀研究进展(15)—镁合金阳极氧化膜腐蚀机理
热度 2 rczeng 2017-2-6 20:28
针对镁合金阳极氧化膜含有多孔和少量通孔结构,只能提供初期保护效果的问题 ,有必要解决阳极氧化膜涂层的封孔问题。封孔方法包括:自封孔、沸水封孔、硅酸盐、碱处理和有机高分子涂层 。碱处理的目的是把氧化镁变成氢氧化镁,体积增大,把孔堵塞;硅烷处理膜层很薄。这两种方法提高MAO膜的耐蚀性能都比较有限。我们这里提出MAO碱处理后,再进行硅烷处理,取得了较好的自愈合耐蚀功效。 论文“ Corrosion resistance of a self-healing microarc oxidation/polymethyltrimethoxysilane composite coating on magnesium alloy AZ31 ”(镁合金AZ31 表面自愈合阳极氧化膜/ 硅烷复合涂层的耐蚀性)在线发表在腐蚀领域权威期刊《 Corrosion Science 》( 2017, http://dx.doi.org/10.1016/j.corsci.2017.01.025 ) 。 Fig. 1 Schematic representation of the film formation mechanisms of the MAO/PMTMS coating. Fig. 2 Schematic representation of the corrosion mechanisms of the MAO/PMTMS coating Highlights The MAO/PMTMS coating has a compact morphology with some spherical particles. The MAO/PMTMS coating (thickness =13.65 μm) possesses a good corrosion resistance. The PMTMS film acts as a physical and blocking barrier. The self-healing of PMTMS film plays an important role in its long-term protection. The PMTMS film peels off due to its swelling and the stress of corrosion products. 亮点 阳极氧化膜 / 硅烷复合涂层带有球状颗粒,且致密; 阳极氧化膜 / 硅烷复合涂层( 13.65 μm 厚)具有良好耐蚀性能 ; 硅烷膜起着物理隔离作用; 硅烷膜在长期保护过程中具有自愈合的重要作用; 硅烷膜由于膨胀和腐蚀产物应力而剥落( 失效 )。 Abstract A micro-arc oxidation (MAO)/polymethyltrimethoxysilane (PMTMS) hybrid coating was fabricated via MAO processing and subsequent sealing with alkaline treatment and PMTMS. The surface morphologies, chemical compositions and corrosion resistances of the coatings were investigated using FE-SEM, FTIR, XRD and electrochemical and hydrogen evolution measurements. The results indicated that the alkaline treatment was beneficial to the silane treatment and that the MAO coating was efficiently sealed by the PMTMS film. The MAO/PMTMS coating significantly enhanced the corrosion resistance of the AZ31 alloy due to its self-healing function. Additionally, we suggest and discuss a corrosion mechanism for the coating. 摘要 镁合金阳极氧化膜经过碱处理和硅烷处理获得阳极氧化膜 / 硅烷( MAO/PMTMS )复合涂层。通过 FE-SEM, FTIR, XRD 、电化学和析氢实验研究了该涂层的形貌、化学成份和耐蚀性能。研究结果显示,碱处理有利于硅烷处理和阳极氧化膜被硅烷封孔。 MAO/PMTMS 膜具有自愈合功能,提高了 AZ31 镁合金的耐蚀性能。另外,我们提出和讨论了涂层的腐蚀机理。 参考文献: Lan-Yue Cui, Rong-Chang Zeng * , et al, Degradation mechanism of micro-arc oxidation coatings on biodegradable Mg-Ca alloys- The influence of porosity, Journal of Alloys and Compounds , 695(2017) 2464-2476 . R. C.Zeng, et al, In vitro corrosion and cytocompatibility of a microarc oxidation coating and poly(L-lactic acid) composite coating on Mg-1Li-1Ca alloy for orthopaedic implants. ACS Applied Materials Interfaces , 2016, 8 (15): 10014–10028; R. C.Zeng, et al, In vitro degradation of MAO/PLA coating on Mg-1.21Li-1.12Ca-1.0Y alloy, Front. Mater. Sci. , 8 (2014) 343-353 .
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镁合金腐蚀研究进展(4)—Mg-Li-Ca合金腐蚀机理及动力学表征
热度 3 rczeng 2014-2-5 10:31
Mg-Li-Ca合金腐蚀机理及动力学表征 曾荣昌 山东科技大学 金属及其合金表面氧化膜和腐蚀产物膜结构决定了其耐蚀性能。镁合金作为一种新型结构和功能材料,其腐蚀的科学本质问题如腐蚀产物膜、多相合金同时发生腐蚀的数理表达等一直未能被清楚地认识和给出,是目前腐蚀科学领域的研究前沿和热点之一。其中, Mg-Li 合金作为最轻的金属结构材料,在生物医用领域具有重要应用前景。 通过 EPMA 、 XPS 、 SEM 、 EDS 、 XRD 等现代表面分析技术,研究发现 双相 Mg-9.29Li-0.88Ca 合金微观组织结构特征,即:由 α-Mg,β-Li 和 Mg 2 Ca 组成,其中 Mg 2 Ca 相位居 α/β 相界面 α 相一侧。 双相 Mg-Li-Ca 合金表面自然氧化膜具有四层结构:最外层主要为富 Li 的化合物 (Li 2 O, LiOH和Li 2 CO 3 ) ,第二层主要为 Li 和 Mg 的氧化物、氢氧化物和碳酸盐 ( LiOH, Li 2 O 2 ,Li 2 CO 3 , MgCO 3 和 LiH )组成,第三层为 Li 和 Mg 的氧化物 (Li 2 O 2 ,Li 2 O, MgO 和 CaO) ,最里层为在晶界上和 α-Mg , β-Li 相中 的氧化物 。 Mg-9.29Li-0.88Ca 合金因为挤压变形,其机械性能,包括 UTS 、 YS 、 EL 和耐蚀性能都有所提高。腐蚀形态由铸态合金的点蚀变为挤压态合金的全面腐蚀。 在铸态合金表面发生点蚀需要一段很长的潜伏期,然而,对于挤压态合金,由于产生的腐蚀产物堵塞了自然氧化物的微裂纹,所以发生全面腐蚀。 双相 Mg-Li-Ca 合金腐蚀机制示意图 (a) 铸态合金表面腐蚀产物膜剥落是由于膜内有应力存在,内表面暴露于溶液中, (b)挤压 态合金表面膜的塞状通道被 LiOH, Mg(OH) 2 , CaCO 3 and MgCO 3 化合物封闭堵塞 该项研究明确了 Ca 、 Li 元素在 Mg-Li-Ca 合金中的作用,提出了 Mg 合金表面腐蚀产物膜 PB 比的新概念和物理模型,运用这一理论很好地解释了晶粒细化对 Mg-Li-Ca 合金腐蚀形貌由点蚀向均匀腐蚀转变的影响,提出了基于体积分数的双相 Mg-Li 合金腐蚀表征数学模型。 此项研究同时提出的两个理论,有助于加深腐蚀产物膜对合金腐蚀动力学影响的理解。 此研究受到国家自然科学基金(51241001)等项目资助。论文已经发表在《腐蚀科学》 ( Corrosion Science, 79, 2014: 69-82 .) 。该文在审稿过程中和发表后受到国际同行的关注。近日收到Elesvier通知,该文可以在3月26日前自由获取( Free access to your article )。 Share your article with your network! Elsevier is helping you to spread the word about your research. We are providing you with a customized link which will provide temporary free access to your published article on ScienceDirect. Congratulations on publishing your article Corrosion and characterisation of dual phase Mg-Li-Ca alloy in Hank’s solution: the influence of microstructural features in Corrosion Science. We are pleased to offer you a personal link for sharing your article: http://elsarticle.com/1ejEwps This link will provide free access to your article, and is valid for 50 days, until 26th March, 2014. 后记: 2014年3月11日收到通知: We are pleased to present to you as a corresponding author, an overview of the performance of your article in Corrosion Science . With Article Usage Alerts, a free service, you are able to measure the impact of your article via its usage on ScienceDirect. Your article has been downloaded or viewed 407 times since publication (measured through 31 January). For more details, please check here for your Article Usage Dashboard . For best results use Google Chrome or Firefox. Corrosion and characterisation of dual phase Mg–Li–Ca alloy in Hanks solution.pdf
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Improving mechanical properties and corrosion resistance
热度 1 sfguo 2012-10-23 20:52
Improving mechanical properties and corrosion resistance of Mg-6Zn-Mn magnesium alloy by rapid solidification H.J. Zhang a , b , D.F. Zhang a , b , , , C.H. Ma a , b , S.F. Guo c , , , a College of Materials Science and Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044, China b National Engineering Research Center for Magnesium Alloys, Chongqing University, Chongqing 400044, China c School of Materials Science and Engineering, Southwest University, Chongqing 400715, China http://dx.doi.org/10.1016/j.matlet.2012.10.051 Abstract The current work presents the room-temperature mechanical properties and the corrosion resistance in 3.5% NaCl solution of conventional casting and rapidly solidified Mg 6Zn Mn (ZM61) magnesium alloys. It is found that the mechanical properties of rapidly solidified ZM61 alloy are dramatically enhanced, with the ultimate strength increased from 335MPa to 460MPa (37% increment), which can be attributed to the formation of the refined dendrite microstructure and the strengthening MgZn 2 phase distributed within the matrix. Furthermore, the rapidly solidified ZM61 alloy performs better in corrosion resistance than the extruded ZK60 and pure Mg alloys, suggesting that the rapid-solidification technique is a promising way to improve the strength and corrosion resistance of magnesium alloy for the structural and corrosive media utilization. Highlights mechanical and corrosion properties of Mg-6Zn-Mn alloy were investigated. rapid solidification ZM61 alloy possesses an ultimate strength of about 460MPa. corrosion penetration rate of the rapid solidification ZM61 alloy was only 11.2μm/year.
个人分类: 非晶前沿|3727 次阅读|2 个评论

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