题目：AZ91D镁合金有机—无机硅杂化共聚水性耐蚀涂层的研究

镁合金是迄今在工程中应用的最轻的金属结构材料，具有比强度高、阻尼减震性能好、导热性和尺寸稳定性好、切削加工性能好以及良好的电磁防护特性等优点，得到广泛的应用。然而，由于镁合金化学性质活泼，极易诱发腐蚀，耐蚀性差是制约其应用的主要因素，因此，必须采取切实有效的防护处理措施以增强其耐蚀性，使镁合金充分发挥其优良的性能。目前，已经有许多镁合金表面处理技术，但是，这些表面处理技术中都存在着或多或少的弊端。研究开发耐蚀性好并且具有环保、节能、经济等特点的表面处理技术成为一项迫切的任务。本论文通过大量的正交试验研究开发了一种以有机硅氧烷与无机硅酸盐水玻璃的共聚物作为涂层成膜物，水为分散基质，金属锌粉为填料的有机—无机硅杂化共聚涂层工艺的基础配方与工艺（LH），研究表明，该涂料可直接固化在AZ91D镁合金表面，而不需要经过一系列的前处理工序，可极大地节省镁合金的表面处理成本和劳动强度，符合环保、节能的要求。同时，获得的涂层具有良好的结合力、耐蚀性、抗冲击性、耐热性、耐水性以及良好的耐化学溶剂等性能。 通过SEM、EDS、XRD、金相显微镜以及拉伸试验等方法研究了固化工艺中的温度对AZ91D压铸镁合金组织和力学性能的影响。结果表明，在本工艺的固化温度200℃下热处理少于1h不会对材料的组织和力学性能带来负面影响。当在300℃下长时间热处理达20h后，组织中的β-Mg17Al12相由原来的非连续、网状分布转变成了粗大、颗粒化的分布，从而引起基材力学性能的降低，其中以塑性变化较大。 通过极化曲线和全浸腐蚀试验得到了有效缓蚀作用的硝酸钠和三聚磷酸钠复配缓蚀剂，XPS、XRD结果表明，硝酸钠型缓蚀剂通过在AZ91D镁合金表面形成致密的MgO膜从而起到缓蚀作用，但其容易诱发点蚀，且一旦发生，点蚀较为严重；而三聚磷酸钠虽然在表面形成了由Mg(OH)2、Mg2P2O7和Mg3(PO4)2磷酸盐组成的膜层而具有一定的缓蚀效果，但是由于大块的α-Mg相表面不易成膜，在该区域容易诱发腐蚀的发生；将二者按照一定的比例进行复配后，在硝酸钠与三聚磷酸钠的共同作用下，AZ91D镁合金表面形成了均匀致密的膜，有效地抑制了镁合金基材点蚀的发生，发挥了它们协同抑制点蚀的作用。 通过FT—IR、FTIR—ATR、Raman、XPS、SEM等表面分析技术对涂层的组成以及涂层与基体界面组成进行了研究，提出了涂层的成膜机理，并建立了该涂层的成膜过程模型。成膜物质中的GMPTS通过分子中的Si—OH间缩聚固化形成线型的聚硅氧烷高聚物，该物质与水玻璃分子固化形成高度交联的非晶态片状Si—O—Si结构的无机硅高聚合物通过分子间的Si—OH基团进行缩聚，形成了一种包夹结构的无机－有机硅杂化结构的成膜物质，并通过与片状Zn粉之间的作用，最终形成了层叠结构的耐蚀涂层。该涂层通过成膜物质中的GMPTS与AZ91D基材表面的－OH基团发生作用形成化学键合，从而将涂层与基材紧密地结合在一起。 通过研究腐蚀介质的渗透规律以及其在成膜物/填料、涂层/基材界面的腐蚀电化学反应，本文提出了涂层的腐蚀失效的物理模型。