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AZ61镁合金磷化及阴极电泳涂装工艺的研究

高宇  
【摘要】: 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。磷化膜的耐蚀性有限,一般作为涂装的底层,以提高涂层与基体的附着力和改善涂层的耐腐蚀性能。阴极电泳漆防腐蚀性能好,涂料利用率高,两者结合可有效地控制镁合金的腐蚀。 本文首先就镁合金表面磷化工艺进行了研究和探讨,然后对锌系磷化后的阴极电泳涂装工艺进行了研究。主要工作、研究方法和结果分别叙述如下。 在磷化工艺研究中,首先采用均匀试验方法设计实验,选用有使用表的U*24(249)表,安排6因素24水平的实验,在其中选择较好的基础磷化配方与工艺。然后在此基础上分别改变磷化液的pH值、磷化液中氧化锌浓度、磷化温度等,探讨这些因素对磷化膜结构和性能的影响,最终得到的主要磷化优化条件为:H3PO4:7.57 mL/L、ZnO:2.0 g/L、磷化温度:40℃、pH值:2.5。 利用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪观察和分析了磷化膜的表面形态和组成成分,采用电涡流测厚仪对磷化膜的厚度进行了测量,并通过阳极极化曲线测量、电化学阻抗谱(EIS)、腐蚀失重等方法评价了磷化膜的耐腐蚀性能。各种检测结果表明:在上述优化条件下,AZ61镁合金表面形成的磷化膜微观形貌均匀细致、厚度均匀、腐蚀失重小、腐蚀电流密度低、电化学阻抗模拟合分析显示腐蚀阻力大,表面电容小。 确定了磷化条件后,又对磷化液的使用及维护进行了研究。通过分析磷化液的游离酸度、总酸度、磷酸根离子浓度、锌离子浓度与磷化效果的相关性,对磷化液可使用的周期与磷化面积和磷化液的补加进行了初步实验。结果表明,第三磷化周期结束时需要及时补充新液,以使磷化过程正常进行。此时累计的试样面积与磷化液体积比例为0.2m2/L。 在以上工作的基础上,制备采用上述磷化条件的磷化膜,通过正交试验方法,对阴极电泳涂装工艺的主要试验参数进行了优化,所用电泳涂料为环氧丙烯酸阴极电泳涂料。通过对漆膜外观(颜色、光亮度、均匀性等)、硬度、厚度、附着力及膜层性能的检测和分析,得到了最优电泳工艺:漆液的固体份:17%、颜基比:0.25、电泳电压:160V、电泳时间:3min。该工艺下得到的电泳漆膜外观(颜色、光亮度、均匀性)较好,厚度在25μm左右,硬度达2H,与基体的附着力为1级,耐蚀性较好。


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