镁合金以其密度小、比强度、比刚度高,具有良好的导热性、磁屏蔽性等优点,被誉为“21世纪绿色工程材料”。但是,由于镁耐蚀性极差,制约了镁合金的使用。化学转化膜处理因其操作简单、成本低廉,是镁合金防腐蚀的有效方法。其中传统的铬酸盐处理液中含有Cr⁶⁺离子,污染环境,已被限制使用。本文研究的磷化成膜技术是镁合金表面化学转化处理的另一个重要发展方向,膜层防护性能好,无污染。论文主要工作和结论如下:1、预处理工艺经过大量筛选试验和正交试验,确定了最佳预处理工艺:用NaOH脱脂,HF、C₂H₆O₂酸洗以及NaOH碱洗。系统研究了此预处理工艺对AZ91D镁合金基体的影响,结果表明此预处理不会对基体产生过强的腐蚀和过多的金属损失,能够使基体获得一个适合于磷酸盐转化处理的清洁表面,从而为后继生成的磷酸盐转化膜层有良好的附着力和防护性能作好准备。2、常规磷化成膜性能系统研究了常规磷化膜层的性能。AZ91D镁合金常规磷酸盐转化膜呈灰白色,膜层表面均匀平整,高倍下存在一些显微裂纹。膜层主要含有P、O、Al、Ba、F、Mg、Na等元素,由一些无定形相组成,非晶态结构。常规磷酸盐转化膜可以显著提高AZ91D镁合金基体的防护性能,并和基体形成极好的结合力。3、封闭对常规磷化膜的影响系统研究了封闭对常规磷酸盐膜层的影响。结果表明经过封闭的磷化膜层裂纹明显减少、变窄,表面形貌呈树叶状,沿一定方向堆积。非晶态膜层表面经过封闭后会生成一层新的晶态膜层,该膜层由SiO₂、BaSi₄O₉、Na₂SiO₃、MgF₂、Na₂CO₃等组成。因此,封闭后的膜层表面更加平整,均匀,致密,全浸泡腐蚀试验和电化学测试结果表明封闭可以显著提高镁合金磷化膜的抗腐蚀性能。4、预加镁合金浸泡后磷化成膜创造性提出了预加镁合金浸泡后磷化成膜工艺。预加镁合金浸泡可以有效减少镁合金基体的腐蚀,使得镁合金表面的活性中心增加,磷酸盐晶核的形成数量也相应增加,同时又减少了腐蚀电池微阳极面积,所以成膜速度加快,整个磷化反应时间缩短,膜层更加致密、平整、均匀,裂纹明显减少。腐蚀试验结果进一步证实了预加镁合金浸泡后磷化膜层的抗腐蚀性能明显比常规磷化膜层要好。该工艺操作简单方便,却能显著提高磷化膜层的表面质量和抗腐蚀性能,完善了镁合金磷酸盐转化处理工艺。5、磁场作用下磷化成膜首次将磁场运用于AZ91D镁合金磷酸盐成膜过程中。由于成膜离子在洛伦兹力的作用下,既减小了扩散层的厚度,使得界面液相区的单位面积离子流量增加,又使得离子作定向加速移动,使得晶核的生长速度增加,成膜反应加速。结果表明磁场作用下的磷化转化膜层表面比常规磷化膜层表面更加平整、致密,裂纹明显减少,膜层的耐腐蚀性明显提高,而且生成致密层的时间缩短,提高了工作效率。6、磷化成膜机理系统研究了AZ91D镁合金磷化成膜过程,分析了AZ91D镁合金磷酸盐的成膜机理,完善了镁合金磷酸盐成膜机理体系。为了找出成膜的最佳时间点和成膜规律,把成膜过程划分为三个阶段:首先是成膜初期（＜10s）,在这阶段的成膜主要以基体金属的腐蚀溶解为主;在10s～10min时间内,主要是磷酸盐转化膜成核沉积的过程,膜层的生成速度大于膜层腐蚀溶解速度,并逐渐减慢至膜层生成和溶解的动态平衡点,致密平整的膜层形成。最后在10min～20min时间内,成膜速度和膜层溶解速度延续近似动态平衡,但由于膜层内部的腐蚀溶解和氢气的析出使得膜层表面变得疏松,裂纹增多、增大。7、AZ91D压铸镁合金的磷化工艺运用于AZ31镁合金型材研究发现AZ91D压铸镁合金的磷化工艺可以运用于AZ31镁合金型材,并探索出了新的AZ31镁合金型材的磷酸盐转化膜最佳工艺。成膜后AZ31镁合金的耐蚀性明显提高。提出了AZ31镁合金磷酸盐转化处理技术的成膜机理。研究发现膜层的生长特征受基材的微观组织特点、化学状态和型材的成型方向影响。8、AZ91D镁合金磷化转化处理技术的应用利用本文研究结果,进行了以中小型零部件为代表的压铸AZ91D镁合金磷酸盐处理试验性生产,生产结果表明能满足转化处理技术的工艺要求,为无铬转化处理技术的推广运用打下了坚实的技术基础。