镁合金化学转化膜的制备及性能研究

来源 :沈阳理工大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:nimadehundan
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镁合金具有良好的导电性及机械性能,已经广泛应用在汽车、电子、航空航天等领域。但是由于镁合金电位低,化学性质活泼,使得它的耐蚀性比较差。本文采用锡酸盐和磷酸盐体系电解液制备镁合金表面转化膜,采用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、电化学工作站、X射线衍射仪(XRD)、点滴试验等手段对其性能进行表征,确定了镁合金化学转化膜制备的最佳工艺,并对转化膜的成膜机理进行了研究。在镁合金锡酸盐转化膜制备过程中,研究了锡酸钠,焦磷酸钠,乙酸钠,四硼酸钠,氢氧化钠,转化温度、转化时间等因素对转化膜性能的影响,正交实验优化出了镁合金锡酸盐转化膜的最佳工艺参数为:锡酸钠25g/L、焦磷酸钠35g/L、乙酸钠7.0g/L、四硼酸钠10g/L、NaOH 7.0g/L、转化温度70℃、转化时间15min。测试结果显示锡酸盐转化膜较镁合金基体腐蚀电流小2个单位数量级,腐蚀电位正移0.329V,提高了镁合金的耐蚀性;膜层表面呈球形颗粒状,膜层均匀、致密,主要由Mg、O、Sn等元素组成,相组成为MgSn(OH)6,Al12Mg17和Mg。在镁合金磷酸盐转化膜制备过程中,研究了马日夫盐,硝酸锰,硝酸镍,柠檬酸,EDTA,转化温度、转化时间等因素对转化膜性能的影响。正交实验得出镁合金磷酸盐转化膜的最佳工艺参数为:马日夫盐50g/L、硝酸锰43g/L、硝酸镍5.0g/L、柠檬酸3.5g/L、EDTA 2.0g/L、转化温度60℃、转化时间20min。测试结果显示磷酸盐转化膜较镁合金基体腐蚀电流降低了2个单位数量级,腐蚀电位正移0.261V,提高了基体的耐蚀性。磷酸盐转化膜表面呈现花絮状,有显微网状裂纹,主要由Mn、O、P等元素组成,相组成为Mg、Al12Mg17和Mn2Mg(PO42。镁合金锡酸盐、磷酸盐以及铬酸盐转化膜对比得出,锡酸盐转化膜耐蚀性最好,化学转化膜均强于传统的铬酸盐转化膜,可以替代铬酸盐转化工艺。分析了化学转化膜的成膜过程。在锡酸盐转化膜的形成初期,基体表面有细小晶粒出现,一定的时间后,锡酸盐转化膜不断的形成、增厚,晶核不断长大,膜层变得完整、致密。镁合金磷酸盐转化膜在生长初期膜层基本上已经完全覆盖了镁合金基体表面,存在一些细微的裂纹和小颗粒。随着转化时间的增大,膜层表面晶粒由原来的一个颗粒状的整体逐渐分裂成片状层,膜层表面呈现片层状和大的椭球状,磷酸盐转化膜更厚了,膜层表面的裂痕也变得更大。
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