磷酸鹽轉化膜防護涂層在鎂合金上的應用研究.pdf

1、鎂合金是一種新型結構材料,具有密度小、比強度高、減振性能好等特點,在汽車、航天航空以及家用電器、計算機、通信電子器件等3C領域具有巨大的應用潛力。然而,鎂合金的化學活性使其在使用環(huán)境下易發(fā)生腐蝕破壞,耐蝕性較差已經(jīng)成為進一步擴大鎂合金應用的主要技術瓶頸。
　　化學轉化膜作為鎂合金表面處理的一種有效方法,具有操作簡單易控制、成本低、耐蝕等優(yōu)點。因此,本論文采用化學轉化方法,開展變形鎂合金AZ31表面新型鋅鈣系磷酸鹽轉化膜體系研究。研

2、究轉化膜形貌、結構、耐蝕性能及工藝影響因素和形成機理。
　　運用正交試驗,掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)及光電子能譜(XPS)等表面分析技術,以及浸泡腐蝕試驗及電化學技術,研究一種新型鋅鈣系磷酸鹽轉化膜,優(yōu)化成膜工藝參數(shù);分析磷化膜表面形貌、結構及耐蝕性能;考察變形鎂合金成分和成形工藝對磷酸鹽轉化工藝及其耐蝕性能的影響;另外,還探討鋅鈣磷酸鹽成膜機理。
　　研究表明,鋅鈣磷酸鹽轉化膜優(yōu)化工藝為:溶液成分為10

3、g/L Na2HPO4、4g/L NaNO2、6g/L Zn(NO3)2、2g/L NaF和2 g/L Ca(NO3)2,溫度為50℃左右,pH值為2.5。鋅鈣系磷化膜在擠壓態(tài)AZ31表面所得的膜層呈現(xiàn)晶態(tài)結構特征。晶粒間互相堆積、致密,膜層未見明顯的缺陷和裂縫。與鋅系磷酸鹽比較,鋅鈣系磷酸鹽膜更大程度地提高了鎂合金的耐蝕性。變形鎂合金成分和成形工藝對磷化膜的結構性能有重要的影響。磷化膜的耐蝕性能與基體的及耐蝕性密切相關。或者說,基體的

4、耐腐蝕性越好,其表面磷化膜的耐蝕性越好。
　　變形鎂合金AZ31鎂合金磷酸鹽轉化膜形成經(jīng)歷三個階段:一是鎂的腐蝕;二是磷酸鹽晶核的形成;三是晶核長大。磷化初期,AZ31鎂合金基體作為陽極腐蝕溶解,第二相為陰極發(fā)生析氫反應。然后在基體金屬的腐蝕區(qū)域和第二相(Mg17Al12和AlMn相)周圍形成磷酸鹽轉化膜晶核與長大。成膜過程中,形成的難溶磷酸鹽,一部分在基體金屬表面微觀陰極區(qū)處產生新的磷酸鹽晶核,另一部分在已經(jīng)形成的磷酸鹽晶核處繼