AZ31镁合金型材磷酸盐处理工艺研究

【摘要】： 镁合金具有很多有如密度小、比强度大、优良的铸造性能、机械加工性能和阻尼性能好的性能特点。在航空航天、汽车、机械、日用品和便携式通信器材等领域中得到日益广泛的运用。然而,镁合金容易腐蚀,航空航天环境恶劣,对材料腐蚀严重,这更限制了其在航空航天上的应用,也阻碍其进一步开发使用。防腐蚀方法是在镁基材料上镀一层膜,以隔离基材与环境接触。已有多种处理方法,主要包括电镀、化学转化、阳极氧化、气相沉积、有机酸/聚合物转化等。随着防腐技术的发展,在镁合金表面改性处理技术中,人们倾向于寻找可代替铬酸盐处理工艺的环保型处理工艺。例如:磷酸盐化、锡酸盐化和稀土盐化处理等。本文围绕磷酸盐化学转化成膜进行研究,并对化学转化膜层的性能及成膜机理进行了探讨。 在AZ31镁合金型材磷酸盐化学转化处理工艺中,研究磷酸盐处理工艺过程中的影响因素的作用,主要研究处理溶液参数、处理时间、处理温度、和促进剂的影响。采用正交实验初步确定了因素的主次顺序,并分析各因素对转化膜生长过程和性能的影响。用配置能谱仪(EDS)的Quanta-200型环境扫描电子显微镜(ESEM)进行生成的磷酸盐膜的表面形貌、成分等进行分析。结果表明磷酸盐化学转化膜平整光洁致密,膜层主要成分有Ba、O、F、P、Al和Mg等元素。AZ31镁合金在处理溶液参数为15g/L、促进剂为1.0g/L、处理温度为90℃处理时间为15 min的工艺条件下成膜的性能最佳。 AZ31镁合金型材基材在成膜初期的腐蚀溶解直接影响膜层的结构、成分和成膜特征,这也直接决定膜层的性能的优良与否。 采用浸蚀实验、盐雾实验等来研究磷酸盐化学转化膜的耐腐蚀性能,实验表明膜层可以很好的提高AZ31镁合金型材的耐腐蚀性能。结合各实验结果分析,本文提出了AZ31镁合金型材磷酸盐化学转化膜的成膜机理和不良膜层的失效方式特征,并对已进行完成实验的现象做出合理的解释。 本文不仅从理论上研究了在AZ31镁合金型材表面生成磷酸盐化学转化膜层的形成过程及其特征,还将拓展磷酸盐表面改性处理技术在镁合金中的实际应用。