2022-KJ-2-023基于封闭循环体系下镁合金LDHs转化膜的研究

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2022-KJ-2-023基于封闭循环体系下镁合金LDHs转化膜的研究

日期：2023年01月15日来源：中国腐蚀与防护学会分享：

获奖项目编号：	2022-KJ-2-023
获奖项目名称：	基于封闭循环体系下镁合金LDHs转化膜的研究
第一完成单位：	黑龙江工程学院
项目联系人：	张晓晨
联系人电话：	13604501117
联系人邮箱：	zxc161616@126.com
项目简介：
腐蚀是制约镁合金在国民经济和国防建设中广泛应用的瓶颈性问题。由于成本低廉、工艺简单、耐蚀性较好等优点，化学转化膜已成为镁合金重要的防腐蚀技术。但是，长久以来，镁合金化学转化膜的几个问题一直没有得到有效的解决。第一，成膜溶液的循环利用。大部分传统处理方法都需要配置一次性多种酸碱溶液，无法循环使用。第二，转化膜的成膜时间。标准大气压开放体系条件下，在合金表面沉积足够厚的转化膜需要很长的时间。第三，转化膜厚度不足与开裂。传统转化膜设计的思路主要是依靠溶质与镁合金反应生成一种难溶的、腐蚀产物性质的水合氧化物/氢氧化物/盐类膜层，在干燥脱水以及氢气的作用下，导致厚度大则易开裂；不开裂则厚度低。本项目得到了国家自然科学基金委、黑龙省自然科技基金委等项目的支持，主要创新为：（1）研发设计了镁合金LDHs转化膜封闭循环体系下CO2增压法制备系统和超临界CO2流体制备系统，实现了研究方法上的持续创新；（2）研究发现了利用CO2增压可以显著提高镁合金LDHs转化膜成膜效率和耐蚀性能，并从转化膜溶液化学特征、成膜活化能的角度揭示了CO2分压对不同成膜阶段LDHs转化膜的微观结构和耐蚀性能的影响机制。（3）从合金显微组织的角度探究了晶粒细化、第二相重排、位错、孪晶以及织构等显微组织对镁合金LDHs转化膜成膜过程的影响，并提出了不同β-Mg17Al12相形态下AZ91D镁合金LDHs转化膜成膜机制。（4）利用超临界CO2流体的小分子间的作用力、大扩散系数、非极性等特性，高效快速地制备出纳米Mg-Al-LDHs转化膜，该膜层呈现蠕虫状结构、具有纳米尺度的粒子，在含Cl-的溶液中具有优越的耐蚀性能。上述研究实现了成膜溶液的循环利用；显著地提高了成膜速率，增加转化膜厚度的同时，减少了转化膜开裂的倾向。项目的研究成果应用于江苏高科制药设备有限公司、黑龙江省海振科技有限公司镁合金表面处理等项目，累计新增利润172万元，节省建设及维护成本337万元。发表论文18篇，申请发明专利6项，实用新型专利11项。