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AZ61镁合金的磷化及阴极电泳

周婷婷  
【摘要】:镁合金作为优质的合金结构材料,在航空航天、汽车、电子和医疗器材等行业得到广泛应用。但是镁的耐蚀性较差,制约了镁合金的应用。镁合金磷酸盐转化膜具有多孔结构、附着力好,是有机涂层的有效基底。本文采用磷化与阴极电泳涂装相结合的方法改善AZ61镁合金的表面性能。本研究的研究方法、研究内容和结果分别叙述如下。 在国内外锌系磷化研究的基础上,选取三种不同的磷化体系。通过对三种磷化体系所得磷化膜的厚度、耐碱性、表面形貌以及元素组成进行对比,选取适宜阴极电泳涂装的磷化膜。 采用单因素试验,分别研究磷化液中各物质对磷化成膜的影响。研究表明:Zn(H2PO4)2的浓度对磷化膜的厚度有较大影响,浓度越大,厚度越大;NaNO3对磷化过程具有良好的促进作用;硫酸羟胺是一种良好的磷化氧化促进剂,且具有用量低的优点;NaF能够促进磷化、细化膜层。间硝基苯磺酸钠与酒石酸添加后对磷化膜的成膜有利,但是添加的浓度与成膜状况关系较小。 采用正交设计的方法设计实验,正交表为(L9(34)),选取四种浓度对磷化过程影响较大的物质NaF、硫酸羟胺、ZnH2PO4、NaNO3作为正交试验的四个因素,物质的浓度为各因素的水平。正交优化结果:NaF浓度为1.67 g·L-1、硫酸羟胺的浓度为1.5 g·L-1、ZnH2PO4的浓度为23.1 g·L-1、NaNO3的浓度为5 g·L-1。在上述优化物质浓度下,AZ61镁合金表面形成的磷化膜厚度适中、Δw小、均匀性好、腐蚀电流密度低、耐蚀性良好。 在以上工作的基础上,采用上述磷化条件的磷化膜进行阴极电泳涂装,得到外观(颜色、光亮度、均匀性)较好,厚度在35μm左右,硬度达到2H-3H,与基体的附着力为0级,耐蚀性较好的复合电泳涂层。 采用电涡流测厚仪测量磷化膜的厚度;利用金相显微镜、扫描电镜(SEM)观察磷化膜的表面形貌;利用化学分析方法和能谱分析(EDS)分析磷化膜的成分组成;通过阳极极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)、腐蚀失重等方法评价磷化膜的耐腐蚀性能。电泳部分采用电涡流测厚仪测量有机涂层的厚度,采用EIS测试有机涂层的耐蚀性;按国家标准规定的方法测量有机涂层的附着力、硬度和耐溶剂性。


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