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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(duì)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(jiǎn)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(yáng)極氧化、氣相沉積、有機(jī)酸/聚合物轉(zhuǎn)化等?;瘜W(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(duì)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(shí)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(wú)鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化工藝。研究?jī)?nèi)容包括:AZ91D鎂合金多種前處理工藝對(duì)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(zhǎng)階段的形貌特征及其耐蝕性。 對(duì)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(duì)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(gè)過(guò)程可分為三個(gè)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(zhǎng)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(shí)新的膜不斷生成,達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。成膜末期,隨時(shí)間延長(zhǎng),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(shí),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
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