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镁合金锌系复合磷化膜成膜机理、微观结构及性能的研究

牛丽媛  
【摘要】: 目前国内外镁合金磷化的研究存在的共性问题是:1、只限于工艺和性能的研究而未对膜层组分进行详尽分析;2、有些关于成膜机理的研究,由于没有准确地确定复合磷化膜的化学组成,所以无法确定成膜过程中发生的化学反应,也就不能准确的掌握成膜过程的本质;3、目前研究获得的镁合金的磷化膜的显微组织都较粗大,而且膜层内部有裂纹。或者膜层没有完全覆盖镁合金基体表面。 基于上述背景,本项目工作的研究工作包括: 制备出了的结晶有序的、致密、无裂纹、完整的锌系磷化膜。磷化膜由磷酸盐和20-30nm单质锌微粒组成。研究了镁合金复合磷化膜的表面形貌和相组成。 研究了镁合金磷化膜的初始沉积机制,通过在基础磷化液中引入缓蚀剂、去极化剂等改变磷化膜的沉积位置,提高磷化晶核的成核率。这些添加剂中含有活性基团,可吸附在镁合金表面,不但使阳极区有较大部分“封锁”,而且使封锁的区域变为微阴极区,使得阴阳极面积比增大,故成膜速度加快,溶解速度降低。同时也使膜层更加均匀、致密。 在大量试验的基础上提出了镁合金磷化的“化学-电化学”联合成膜机理。提出了纳米锌微粒的形成机理。得出了镁合金磷化的化学和电化学反应式和磷化反应模型。该理论可以指导制备新的镁合金复合磷化膜。 研究了成膜参数(添加剂成分、成膜温度及pH值等)对磷化膜性能的影响,得出了镁合金磷化的最佳工艺参数。磷化液pH值在2.15-2.5范围内可得到致密均匀的磷化膜。磷化液中复合促进剂的协同作用使磷化成膜时间从55分钟降低到4-5分钟。 研究了钼酸盐在低碳钢磷化、铸铁磷化和镁合金磷化中的作用。在不同的溶液体系中,钼酸盐对金属或合金的作用机理也不同。钼酸钠与磷酸盐复配对金属材料有协同缓蚀作用。在AZ91D镁合金表面上制备了均匀细致的灰色钼酸盐复合磷化膜。结果表明,磷化液中钼酸钠的加入增加了磷化膜中单质锌的含量,并使磷化膜组织更加细致而且无裂纹。当磷化液中的钼酸钠含量为1.5g/L时,磷化膜的结晶最致密,单质锌的


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