weibinglhr-文獻(xiàn)翻譯

1、重 慶 理 工 大 學(xué)文 獻(xiàn) 翻 譯二級(jí)學(xué)院 材料科學(xué)與工程 班 級(jí) xxxxxxxxxxx 學(xué)生姓名 weibinglhr 學(xué) 號(hào) xxxxxxxxxxx 譯 文 要 求1、譯文內(nèi)容必須與課題（或?qū)I(yè)）內(nèi)容相關(guān)，并需注明詳細(xì)出處。2、外文翻譯譯文不少于2000字；外文參考資料閱讀量至少3篇（相當(dāng)于10萬外文字符以上）。3、譯文原文（或復(fù)印件）應(yīng)附在譯文后備查。 譯 文 評(píng) 閱導(dǎo)師評(píng)語(yǔ)（應(yīng)根據(jù)學(xué)?！白g文要求”，對(duì)學(xué)生外文翻譯的準(zhǔn)確性、翻譯數(shù)量以及譯文的文字表述情況等作具體的評(píng)價(jià)） 指導(dǎo)教師： 年 月 日鎂合金在氟化物溶液中的腐蝕行為及鈍化機(jī)制LI Jian-zhong(李建中)1, 2, HU

2、ANG Jiu-gui(黃久貴)2, TIAN Yan-wen(田彥文)1, LIU Chang-sheng(劉常升)1 1. School of Metallurgy and Materials, Northeastern University, Shenyang 110004, China; 2. Steel Sheet Cold Rolling Plant, Baosteel Branch, Baosteel Co., Ltd., Shanghai 200431, China Received 24 December 2007; accepted 21 August 2008摘要：采用掃

3、描電子顯微鏡，x射線光譜分析以及電化學(xué)測(cè)試方法研究了鎂合金在氟化氫溶液中的腐蝕行為及鈍化機(jī)制。結(jié)果表明鎂合金經(jīng)過HF溶液處理以后，在其表面形成了一層不溶于水并具有導(dǎo)電性能的MgF2 涂層。而且，大多數(shù)MgF2 涂層都將達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的值，即鎂合金表面的Mg/F質(zhì)量比為11.3:1。當(dāng)H2SO4與HF的體積比小于1.2時(shí)，由于活性強(qiáng)鎂合金會(huì)在兩種混合溶液中產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，此時(shí)大量的鎂合金將不再與溶液反應(yīng)，當(dāng)兩種溶液的體積比超過1.4時(shí)，鎂合金將會(huì)迅速溶解。鈍化層形成以后，MgF2涂層通過吸附HF2- (或者 H2F3-, H3F4-)離子從而保護(hù)鎂合金不被氟化物溶液腐蝕。鈍化現(xiàn)象使鎂合金能夠在添加了

4、氟化物的硫酸鎳溶液中保持活性。如果將氟化物和碳酸鹽加入到硫酸鎳溶液中，鎂合金將與溶液發(fā)生置換反應(yīng)。關(guān)鍵詞：鎂合金 鈍化層 腐蝕 氟化物 硫酸鎳1.引言近年來，鎂合金得到了廣泛的使用，特別是在航空航天、汽車用品、機(jī)械和電子元件行業(yè)。原因是鎂合金具有低密度，較高的強(qiáng)度，優(yōu)良的鑄造性能以及良好的機(jī)械性能和阻尼特性。由于工業(yè)鎂合金價(jià)格相對(duì)低廉，因此鎂合金具有廣闊的應(yīng)用前景。然而鎂很容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其合金通常耐蝕性較弱，這就是鎂合金在實(shí)際應(yīng)用中的主要問題。因此，表面工程技術(shù)是最適合進(jìn)改善鎂合金耐蝕性能的方法。有很多表面技術(shù)都能達(dá)到此目的，尤其是在電子工業(yè)領(lǐng)域，原因是這類型的涂層具有良好的綜合性能。這些

5、性質(zhì)包括良好的耐蝕、耐磨性，沉積涂層的均勻，良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱以及可焊性等。但是氟化物的運(yùn)用卻是主要的化學(xué)沉積預(yù)處理過程。氟化物處理不僅對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求嚴(yán)格，而且會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。既然如此，那么為什么在鎂合金表面做涂層的時(shí)候還要使用氟化物呢？那是因?yàn)橐恍┭芯咳藛T已經(jīng)證明MgF2能夠提高鎂合金的耐腐蝕性能，但是卻只有很少的人研究了MgF2提高鎂合金的耐腐蝕性的機(jī)理。本文將對(duì)鎂合金在氟化物溶液中的腐蝕行為及鈍化機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)的研究。2.實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)使用的基體材料是鎂合金AZ91D鑄錠。合金的化學(xué)成分見表1。將試樣做成50mm*40mm*20mm以備用。為保證試樣表面光滑，試樣采用1000號(hào)砂紙打磨拋光

6、。表1AZ91D的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）AlMnNiCuZn9.10.170.0010.0010.64CaSiKFeMg0.010.010.010.001Bal 將試樣分別放入不同濃度的HF溶液中進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)步驟：除油HF溶液中處理2分鐘（分別用10% 30% 50%和70%的HF溶液處理）丙酮清洗風(fēng)干稱重。每組試樣重復(fù)操作，減小誤差。試樣先用70%的HF溶液處理20分鐘，然后分別用A,B,C,D四種溶液處理一段時(shí)間。處理完以后用丙酮沖洗，風(fēng)干，用電子天平測(cè)量試樣的質(zhì)量變化，通過質(zhì)量變化就可以判斷基體在不同處理?xiàng)l件下的腐蝕情況。表2是A,B,C,D四種溶液的成分和處理方法。實(shí)驗(yàn)中用pHS-

7、25C型酸度計(jì)監(jiān)測(cè)溶液pH值。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后用掃描電子顯微鏡觀察基體的表面形貌。X射線能譜分析方法常被用來確定基體表面成分?；w的質(zhì)量變化用電子天平測(cè)量，保證其精確到0.1mg。為了比較處理前后的腐蝕行為，將要測(cè)量基體在3.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的NaCl溶液中的腐蝕情況。用飽和甘汞電極和鉑電極作為工作電極，采用電化學(xué)電池的原理來測(cè)量基體的腐蝕電位，測(cè)量時(shí)掃描速度為0.2mV/s。表2 A,B,C,D四種溶液的化學(xué)成分和處理方法溶液成分處理過程A98% H2SO4 和 70% HF混合溶液室溫，間隔10min，H2SO4與HF比率為0.8，1.0，1.2，1.4，1.6，1.8，2.0B25 g/L N

8、iSO4 溶液90，間隔1小時(shí)，pH值設(shè)為3、4、5C10g/L NH4HF2 和 25g/L NiSO490，間隔1小時(shí)，pH值為4D10 g/L NH4HF2 , 20 g/LNa2CO3和 25 g/L NiSO490，間隔1小時(shí)，pH值為43.結(jié)果與討論3.1酸溶液對(duì)鎂合金的腐蝕效果圖1顯示的是在室溫下，鎂合金在不同濃度的HF溶液中處理時(shí)，質(zhì)量隨時(shí)間的變化。從中可以看出試樣質(zhì)量隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，但經(jīng)過一定時(shí)間以后質(zhì)量將不再增加，達(dá)到一定值。當(dāng)HF濃度較低時(shí)，鎂合金質(zhì)量增加緩慢，當(dāng)HF較高時(shí)，鎂合金質(zhì)量增加較快。根據(jù)數(shù)據(jù)分析得到，當(dāng)質(zhì)量不再增加時(shí)，鎂合金基體表面的Mg/F為11.

9、3:1。圖2顯示的是鎂合金在70%HF溶液中處理20分鐘后的表面形貌。鎂合金在10%，30%，50%的HF溶液中處理以后的表面的形貌與圖2類似。圖2表明鎂合金經(jīng)過HF溶液處理以后會(huì)在表面形成一層灰黑色的復(fù)合結(jié)構(gòu)，它是由90.5%Mg，8.0%F，1.5%Al（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）組成。根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果灰色的物質(zhì)是由Mg和F組成的，黑色的物質(zhì)是由Mg和Al組成的。這就證明基體的表面不是全部由MgF2覆蓋，這結(jié)果比較合理與后面的實(shí)驗(yàn)相符。不溶的氟化鎂沉積在鎂合金表面增加了鎂合金的質(zhì)量，同時(shí)也阻礙了氫氟酸與鎂合金之間的反應(yīng)。這種界面反應(yīng)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，逐漸減弱。隨即在基體表面形成一層鈍化膜，從而阻礙反應(yīng)進(jìn)行。此

10、外F離子可能與氫氟酸溶液中未電離的HF分子形成HF2-, H2F3-, H3F4-離子。HF2-離子呈弱堿性，比F-和H2O更穩(wěn)定，這就提高了HF溶液的電離程度。當(dāng)濃度大于5mol/L時(shí)，氫氟酸酸性很強(qiáng)。因此，鎂合金與氫氟酸之間的反應(yīng)速率隨著HF濃度的增加而加快。高濃度的HF溶液可能會(huì)促進(jìn)鈍化膜的形成。 圖1 鎂合金質(zhì)量隨時(shí)間的變化 圖2 70%HF處理20分鐘的表面形貌 圖3是鎂合金在氫氟酸中活化以后，再放入不同體積比的硫酸和氫氟酸混合溶液中的質(zhì)量變化曲線。當(dāng)兩種酸體積比小于1.2時(shí)，鎂合金的質(zhì)量在10分鐘之內(nèi)都不會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)酸比率超過1.4時(shí)，鎂合金的質(zhì)量迅速減少，并且表面大范圍出現(xiàn)嚴(yán)重

11、腐蝕。這表面鎂合金在混酸溶液中的腐蝕現(xiàn)象與溶液的pH值沒有直接關(guān)系。這是因?yàn)镕-電負(fù)性極大，因此F-具有很強(qiáng)的堿性，所以許多酸性化合物的水溶液中加入HF時(shí)都會(huì)呈現(xiàn)堿性或是兩性。因此，硫酸在氫氟酸溶液中就會(huì)表現(xiàn)出堿性： 1 圖3鎂合金在混酸中的質(zhì)量變化 當(dāng)混酸溶液中硫酸與氫氟酸的體積比小于1.2時(shí)，溶液中HF與F-會(huì)形成HF2-(H2F3-,H3F4-）從而使反應(yīng)1的逆反應(yīng)發(fā)生，導(dǎo)致溶液中H+的濃度會(huì)減小，因此，酸溶液不會(huì)腐蝕基體。當(dāng)酸體積比大于1.4時(shí)，HF與硫酸根離子發(fā)生反應(yīng)，因此溶液中H+的濃度會(huì)增加。這就使基體表面的鈍化膜遭到破壞，鎂合金將會(huì)受到嚴(yán)重腐蝕。與此同時(shí)，鎂合金也用HF（70%

12、）處理，直到質(zhì)量不再發(fā)生變化，可是處理后的基體卻仍能被稀硫酸嚴(yán)重腐蝕。3.2鎂合金在NiSO4溶液中的腐蝕情況 在經(jīng)過HF的活化以后，把鎂合金浸泡在90 ，pH值為4的NH4HF2（10g/L）和NiSO4（25g/L）混合溶液中。1小時(shí)后合金的質(zhì)量沒有明顯的變化。經(jīng)過處理以后的鎂合金表面形貌如圖4。與圖2相比，處理過的基體表面形貌沒有明顯的變化。用EDS分析得到，鎂合金表面結(jié)構(gòu)與活化后的鎂合金很相似，在其表面沒有檢測(cè)到Ni。這就說明溶液中離子與鎂合金表面存在鈍化層。這種現(xiàn)象可以用固體表面化學(xué)來解釋，即鎂合金的活性表面具有高的自由能，很容易被液體浸濕。MgF2涂層中的F原子吸附溶液中的H+形成

13、HF鍵，它具有很強(qiáng)的鍵能，因此會(huì)出現(xiàn)HF2-(H2F3-,H3F4-）。鈍化層阻礙了H+，從而保護(hù)鎂合金表面不被腐蝕。 圖4 混酸溶液處理后的鎂合金表面形貌用90的HF處理以后的鎂合金樣本，再分別放入pH值為3，4，5的NiSO4溶液中。1小時(shí)以后觀察發(fā)現(xiàn)，隨著pH值的升高，質(zhì)量逐漸減少，這就證明NiSO4溶液能夠腐蝕鎂合金。這可能是由于NiSO4溶液中缺少氟化物，導(dǎo)致基體表面沒有形成MgF2 鈍化層，因此基體表面很容易被NiSO4酸性溶液中的H+所包覆。另一組鎂合金用pH=4的NH4HF2（10g/L），Na2CO3（20g/L），NiSO4（25g/L）混合溶液在90時(shí)處理1小時(shí)。圖5。用

14、EDS分析方法得到其成分為86.3%Mg，5.0%F，7.6%Ni和1.1%Al。與圖2相比，基體表面增加了一些細(xì)小的灰白色顆粒。EDS分析顯示，這些小顆粒是由鎳組成的。CO32-能夠獲取HF2-(H2F3-,H3F4-）中的H+形成HCO3-，從而阻礙了基體表面鈍化膜的形成。此外，大量的H+與CO32-結(jié)合形成HCO3-相當(dāng)于起了緩沖作用，減緩了溶液對(duì)基體的腐蝕15-16。由于缺乏還原劑，溶液中不會(huì)發(fā)生化學(xué)沉積，但是Ni2+會(huì)在基體表面擴(kuò)散開來。圖5 NH4HF2，Na2CO3，NiSO4混合溶液處理后的鎂合金表面形貌圖6是樣品處理前后的電化學(xué)行為極化曲線。實(shí)驗(yàn)是室溫下在3.5%NaCl溶液

15、中進(jìn)行的。從圖中可以看出陰極和陽(yáng)極曲線有一個(gè)特別的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，與基體相比活性鎂合金有一點(diǎn)變化，那就是其腐蝕電流密度增加。結(jié)果顯示，在3.5%的NaCl溶液中，氟化層沒有改善它的抗腐蝕性。這是因?yàn)?，氟化物只提高了鎂合金表面的活性，而活化后的鎂合金更容易被腐蝕。 圖6樣品處理前后的電化學(xué)行為4. 結(jié)論 1）在氫氟酸溶液中，鎂合金表面會(huì)形成MgF2 涂層。當(dāng)鎂合金表面Mg/F比率為11.3:1時(shí)，MgF2 涂層的質(zhì)量達(dá)到一個(gè)定值。2）當(dāng)硫酸和氫氟酸的體積比小于1.2時(shí)，大多數(shù)鎂合金隨著時(shí)間的變化都不再發(fā)生變化。當(dāng)混酸體積比大于1.4時(shí)，鎂合金會(huì)迅速減少。3）鈍化膜的形成是由于MgF2 涂層能夠阻止氟化物

16、溶液中離子吸附HF2-形成H2F3-和H3F4-從而腐蝕鎂合金。然而在沒有氟化物的溶液中，由于缺乏F-不能形成鈍化膜，因此也就沒有起保護(hù)作用的涂層。在NiSO4溶液中加入氟化物和碳酸鹽，會(huì)促使鎂合金與Ni2+發(fā)生置換反應(yīng)。參考文獻(xiàn)1 YU Gang, LIU Yue-long, LI Ying, YE Li-yuan, GUO Xiao-hua, ZHAO Liang. Corrosion and protection of magnesium alloys J. The Chinese Journal of Nonferrous Metal, 2002, 12(6): 10871098. (

17、in Chinese)2 MORDIKE B L, EBERT T. Magnesium propertiesapplicationpotential J. Materials Science and Engineering A, 2001, 302:3745.3 ZENG Rong-chang, KE Wei, XU Yong-bo. Recent development and application of magnesium alloys J. Acata Metallurgica Sinica, 2001,37(7): 673681. (in Chinese)4 LI Jian-zho

18、ng, TIAN Yan-wen, ZHANG Xin, HUAN Zhen-qi. Study on the porosity of electroless plating coating on magnesium alloy J. Applied Surface Science, 2006, 252(8): 28392846.5 AMBAT R, ZHOU W. Electroless nickel-plating on AZ91D magnesium alloy: Effect of substrate microstructure and plating parameters J. S

19、urface and Coating Technology, 2004, 179:124134.6 FAIRWEATHER W A. Electroless nickel plating of magnesium J. Trans IMF, 1997, 75(3): 113117.7 HUO H W, LI Y, WANG F H. Corrosion of AZ91D magnesium alloy with a chemical conversion coating and electroless nickel layer J. Corrosion Science, 2004, 46: 1

20、4671477.8 GUO Dong, FAN Zhan-guo, YANG Zhong-dong, ZHAO Lin, GAO Peng. Effects and characteristics of MgF2 during electroless nickel plating of magnesium alloys J. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2007, 17(5): 789793. (in Chinese)9 SHAO Zhong-cai, LI Jian-zhong, KANG Feng-di, HAO Qing-wei,

21、TIAN Yan-wen. Deposition process of electroless nickel plating on magnesium alloy J. Journal of Chemical Industry and Engineering, 2005, 56(2): 301305. (in Chinese)10 XIANG Yang-hui, HU Wen-bin, LIU Xinkuan. A study on surface state during the pretreatment of electroless nickel plating on magnesium alloys J. Trans IMF, 2001, 79(1): 2729.11 XIANG Yang-hui, HU Wen-bin, LIU Xin-kuan. Initial deposition mechanism of electroless nickel plating on magnesium alloys J. Trans IMF, 2001, 79(1): 3032.12 UDHAYAN R, DEVENDRA P B. On the corrosion behaviour of magnesium and its alloys using elec