磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜防護涂層在鎂合金上的應(yīng)用研究.pdf

1、鎂合金是一種新型結(jié)構(gòu)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(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。然而,鎂合金的化學(xué)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(yīng)用的主要技術(shù)瓶頸。
　　化學(xué)轉(zhuǎn)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(xué)轉(zhuǎn)化方法,開展變形鎂合金AZ31表面新型鋅鈣系磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜體系研究。研

2、究轉(zhuǎn)化膜形貌、結(jié)構(gòu)、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(shù),以及浸泡腐蝕試驗及電化學(xué)技術(shù),研究一種新型鋅鈣系磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜,優(yōu)化成膜工藝參數(shù);分析磷化膜表面形貌、結(jié)構(gòu)及耐蝕性能;考察變形鎂合金成分和成形工藝對磷酸鹽轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(guān)。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(zhuǎn)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(yīng)。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(zhuǎn)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(chǎn)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