鎂合金錫酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化處理技術(shù)研究.pdf

1、鎂及其合金具有優(yōu)良的機(jī)械性能，應(yīng)用十分廣泛。特別是其具有高的比強(qiáng)度，能減輕材料的自身重量，已成為汽車和航空應(yīng)用的理想材料。 但是鎂及其合金容易腐蝕，特別是在鹽霧環(huán)境中。由于航空航天環(huán)境惡劣，對材料腐蝕嚴(yán)重，這就限制了其在航空航天上的應(yīng)用。最簡單的防腐蝕方法是在鎂基材料上鍍一層膜，以隔離基材與環(huán)境接觸?，F(xiàn)在已有多種處理方法，主要包括電鍍、化學(xué)轉(zhuǎn)化、陽極氧化、氣相沉積、有機(jī)酸/聚合物轉(zhuǎn)化等。化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理因其成本低廉而被廣泛應(yīng)用。然

2、而，化學(xué)轉(zhuǎn)化處理常用的鉻酸鹽溶液對環(huán)境危害較大。因此人們趨向于尋找可代替鉻酸鹽處理工藝的環(huán)保型處理工藝。例如：磷酸鹽化、錫酸鹽化、稀土鹽化和磷酸/高錳酸化處理等。 轉(zhuǎn)化膜的性能與基體合金的成分、預(yù)處理工藝、轉(zhuǎn)化液成分、處理工藝的參數(shù)如溫度和時間有關(guān)。這些工藝參數(shù)最終決定了膜的微觀結(jié)構(gòu)和成分。 本文研究了一種以錫酸鈉為主鹽的新型無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化工藝。研究內(nèi)容包括：AZ91D鎂合金多種前處理工藝對AZ91D鎂合金錫酸鹽轉(zhuǎn)化膜層耐

3、腐蝕性能的影響；確定適用于AZ91D鎂合金的錫酸鹽轉(zhuǎn)化膜的最佳工藝條件；研究AZ91D鎂合金錫酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜不同生長階段的形貌特征及其耐蝕性。 對不同堿洗、酸洗及活化液的處理效果進(jìn)行分析，得到適合AZ91D鎂合金錫酸鹽轉(zhuǎn)化工藝的環(huán)保型鎂合金預(yù)處理洗液。結(jié)果表明，先酸洗再堿洗的前處理方案得到的轉(zhuǎn)化膜耐腐蝕性能最優(yōu)。 錫酸鈉是轉(zhuǎn)化液的基本組分，直接影響轉(zhuǎn)化膜能否生成以及膜層的結(jié)構(gòu)、連續(xù)性和致密性。氫氧化鈉可調(diào)整溶液的pH值，

4、能夠增加溶液的堿性，鎂合金在適當(dāng)?shù)膲A性溶液中成膜更穩(wěn)定。成膜促進(jìn)劑是化學(xué)轉(zhuǎn)化處理中不可缺少的組分，起活化金屬表面、使反應(yīng)活性點(diǎn)增多的作用。最佳溶液配方為：錫酸鈉50g/L，成膜促進(jìn)劑30g/L，添加劑10g/L，氫氧化鈉30g/L。轉(zhuǎn)化膜主要由鎂的α相、β相和MgSnO3.3H2O組成；該環(huán)保型化學(xué)轉(zhuǎn)化新工藝可獲得由近球狀微粒構(gòu)成的銀白色膜層，表面均勻平整。該膜層可以對AZ91D鎂合金提供有效的保護(hù)。 提出了AZ91D鎂合金錫酸

5、鹽轉(zhuǎn)化膜成膜機(jī)理。整個過程可分為三個階段：成膜初期，膜重迅速增加，在α相上生成MgSnO3；大約10min后，膜的生長速度減小，錫酸鹽開始在β相上沉積。成膜中期，膜的溶解速度加快，由于α相上的錫酸鹽顆粒間隙遠(yuǎn)大于β相上的顆粒間隙，金屬的溶解主要發(fā)生在α相上，同時新的膜不斷生成，達(dá)到動態(tài)平衡。成膜末期，隨時間延長，膜的溶解速率大于成膜速率，膜重減小。經(jīng)化學(xué)處理30min左右時，錫酸鹽膜層的耐蝕性最好。 錫酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理技術(shù)在整