AZ31鎂合金表面的磷酸二氫鈉磷化處理及粘接性能研究.pdf

1、本課題是鄭州大學(xué)與美國(guó)通用汽車公司合作的美國(guó)通用聯(lián)合基金項(xiàng)目“Joining of Dissimilar Materials with Crash-Toughened Adhesives”的一部分,其目的是探索鎂合金板料在汽車工業(yè)中應(yīng)用的可能性。AZ31鎂合金的粘接前的表面處理工藝以及粘接接頭的粘接性能是本文研究的重點(diǎn),針對(duì)之前開(kāi)發(fā)的磷酸鹽.高錳酸鉀磷化液的處理時(shí)間長(zhǎng),需要嚴(yán)格控制pH值等不足,開(kāi)發(fā)了一種磷酸二氫鈉磷化處理液,并對(duì)其進(jìn)行

2、了成分和處理時(shí)間的優(yōu)化。對(duì)磷酸二氫鈉磷化液處理后獲得的磷化物涂層的表面薄膜形貌和厚度進(jìn)行了分析；采用點(diǎn)蝕試驗(yàn),析氫試驗(yàn)和動(dòng)電位極化曲線對(duì)轉(zhuǎn)化膜耐蝕性進(jìn)行了評(píng)價(jià),對(duì)得到AZ31粘接接頭的剪切強(qiáng)度及其在3.5％NaCl溶液和濕熱環(huán)境中的耐久性進(jìn)行了分析,并與之前的磷酸鹽一高錳酸鉀磷化液進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明:
　　 通過(guò)成分優(yōu)化得出了復(fù)合促進(jìn)劑的最佳比例和最佳質(zhì)量濃度,以及氟化鈉和磷酸二氫納的最佳含量。開(kāi)路電位試驗(yàn)表明處理時(shí)間為3分鐘

3、左右時(shí),轉(zhuǎn)化膜的表面開(kāi)路電位趨于穩(wěn)定,動(dòng)電位極化試驗(yàn)表明當(dāng)處理時(shí)間為3分鐘時(shí)所獲得轉(zhuǎn)化膜的腐蝕電流密度最低,低于或者大于3分鐘,膜層的自腐蝕電流密度開(kāi)始升高。因此得到的最終化學(xué)處理配方為:15g／L NaH2PO4,1g／L Na2MoO4,1.5g／L Na2WO4,0.5g／L KNO3,1g／L NaF.與之前開(kāi)發(fā)的磷酸鹽-高錳酸鉀配方相比具有處理時(shí)間短、無(wú)需調(diào)節(jié)PH值、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
　　 分析了單獨(dú)的復(fù)合促進(jìn)劑、單獨(dú)的

4、氟化鈉以及兩者的聯(lián)合作用(最終配方)對(duì)轉(zhuǎn)化膜的表面形貌以及化學(xué)成分、AZ31試樣的耐腐蝕性能以及粘接接頭的粘接性能的影響。結(jié)果表明單獨(dú)復(fù)合促進(jìn)劑所生成的膜層表面存在較多的微裂紋,但能夠改善轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性,其自腐蝕電流密度與僅用簡(jiǎn)單清洗工藝(丙酮清洗)的鎂合金相比降低了2個(gè)數(shù)量級(jí),但是所處理的接頭強(qiáng)度較低。單獨(dú)氟化鈉所生成的膜層表面完整,無(wú)裂紋,能夠提高粘接接頭的拉伸剪切強(qiáng)度,但是轉(zhuǎn)化膜的自腐蝕電流相比簡(jiǎn)單清洗工藝處理的鎂合金幾乎沒(méi)有改變

5、作用。當(dāng)復(fù)合促進(jìn)劑和氟化鈉同時(shí)存在時(shí),轉(zhuǎn)化膜表面完整,無(wú)裂紋,主要含有Mg、P、O、F、W、Mo等元素,所處理的接頭有最高的粘接性能,最好的耐腐蝕性能,轉(zhuǎn)化膜的自腐蝕電流相比與簡(jiǎn)單清洗工藝處理的鎂合金降低了2個(gè)數(shù)量級(jí)。
　　 磷酸二氫鈉配方所處理的接頭強(qiáng)度較高,約為13.0KN,磷酸鹽-高錳酸鉀鹽所處理的接頭強(qiáng)度為11.4KN,相比提高了14％。腐蝕試驗(yàn)表明磷酸鹽-高錳酸鉀工藝和磷酸二氫鈉處理的試樣的耐腐蝕性能相比與簡(jiǎn)單清洗工藝