硅烷處理對AZ31鎂合金的耐蝕抗力及粘接強度的影響.pdf

1、本課題來源于鄭州大學與美國通用汽車公司合作的聯(lián)合基金項目“Joining of Dissimilar Materials with Crash-Toughened Adhesives”。基于本課題組前期開發(fā)的NaH2PO4磷化處理的AZ31鎂合金雖然粘接強度較高，但耐腐蝕性較差的問題，開展了AZ31鎂合金板材單獨硅烷處理（S550，S560工藝）、磷化-硅烷復合處理（PS560工藝）和硅烷-磷化復合處理（SP560工藝）研究。采用SEM

2、、EDS、XPS等技術分析了硅烷薄膜、磷化物-硅烷復合薄膜、硅烷-磷化物復合薄膜的組織形貌和物相組成;采用析氫試驗、電極化曲線試驗和EIS分析技術測試膜層的耐蝕性能;采用單搭剪切試驗測試三種工藝處理的AZ31鎂合金的粘接接頭的剪切強度及其在濕熱環(huán)境下的環(huán)境退化抗力。研究成果表明:
　　 單獨硅烷處理(S550，S560工藝)可以在AZ31鎂合金表面形成連續(xù)均勻的硅烷轉(zhuǎn)化膜，膜層形貌與磷化物薄膜類似但膜層厚度稍薄。薄膜中均含有結合

3、力較強的Si-O-Mg共價鍵，增強了薄膜與鎂合金基體的結合力，薄膜中存在的與環(huán)氧樹脂粘接劑親和力很強的Si-O-Si共價鍵增加了粘接劑與硅烷薄膜的結合力。因此，單獨硅烷處理的AZ31鎂合金板材的耐蝕性能、粘接性能和在濕熱環(huán)境下的環(huán)境退化抗力均優(yōu)于磷化處理工藝。相對而言，KH560硅烷處理(S560工藝)得到的薄膜均勻性較好，所處理的AZ31板材的耐蝕性能、粘接強度和在濕熱環(huán)境下的環(huán)境退化抗力均優(yōu)于磷化處理(RPT工藝)樣品，因此KH56

4、0是AZ31鎂合金最佳的硅烷處理試劑。
　　 AZ31鎂合金板材表面的先磷化后硅烷處理（PS560工藝）可以在AZ31鎂合金板材表面得到一層連續(xù)、均勻的磷化物-硅烷復合薄膜。硅烷膜層與磷化物膜層結合緊密，對磷化物薄膜中的微裂紋和細小孔洞具有良好的密封效果，所處理的樣品耐蝕性能和粘接性能均優(yōu)于磷化處理樣品（RPT工藝）。但由于復合膜層中與鎂合金基體接觸的磷化膜與基體結合力較差，水介質(zhì)易于從磷化膜與AZ31基體交界面浸入腐蝕基體，雖

5、然PS560處理的粘接接頭在濕熱環(huán)境下的環(huán)境退化抗力高于磷化處理樣品，但低于S560硅烷處理的粘接接頭。
　　 AZ31鎂合金板材表面的先硅烷后磷化處理（SP560工藝）雖然可以在硅烷膜層表面形成連續(xù)的磷化物薄膜，但由于硅烷薄膜經(jīng)SP560工藝處理后，在磷化物成膜過程中硅烷薄膜破壞嚴重，降低了磷化物薄膜的致密度和與基體的結合強度，不但所處理的樣品耐蝕性能低于PS560工藝處理的樣品，而且粘接強度和在濕熱環(huán)境中的退化抗力低于PS5