鎂合金表面鈰轉(zhuǎn)化膜制備工藝及性能研究.pdf

1、鎂合金比強(qiáng)度高于鋁合金和鋼，減震性能良好，可以承載較大的沖擊振動(dòng)負(fù)荷，同時(shí)具有優(yōu)異的切削加工和拋光性能，便于鑄造，機(jī)械加工性能好，抗老化，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能優(yōu)良，同時(shí)且能量衰減系數(shù)大、電磁屏蔽特性及輔助散熱功能好，在電子器材、車輛、軍工用品中有廣闊的應(yīng)用前景。但是，鎂的電極電位低，在空氣中容易被氧化腐蝕，制約了鎂合金的應(yīng)用。對(duì)鎂合金表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，提高其耐腐蝕性能，是近幾年來(lái)鎂合金研究的熱點(diǎn)。本文通過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)化法在AZ91鎂合金表面制備稀

2、土鈰轉(zhuǎn)化膜，利用正交試驗(yàn)方法，初步確定了轉(zhuǎn)化工藝，并對(duì)工藝進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，研究了各試驗(yàn)因素對(duì)轉(zhuǎn)化膜形成和性能的影響，對(duì)試驗(yàn)制備的轉(zhuǎn)化膜進(jìn)行微觀組織和形貌觀察，對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)定。
　　 用點(diǎn)蝕法和3.5％NaCl溶液浸泡法測(cè)定轉(zhuǎn)化膜耐腐蝕性能，用電化學(xué)方法測(cè)定轉(zhuǎn)化過(guò)程中的混合電位-時(shí)間曲線，探討轉(zhuǎn)化膜形成機(jī)制，利用SEM和EDS等分析手段研究了轉(zhuǎn)化膜的微觀形貌和主要元素組成。
　　 對(duì)鎂合金試樣進(jìn)行預(yù)處理，研究經(jīng)過(guò)不同的預(yù)

3、處理方法對(duì)轉(zhuǎn)化膜形貌和性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)在HC1濃度為0.15mol/L、處理時(shí)間30s時(shí)酸洗效果最好；在HF濃度350mL/L，活化時(shí)間2min時(shí)效果最好，兩者都在室溫下進(jìn)行。將只經(jīng)HC1酸洗不經(jīng)HF活化和同時(shí)經(jīng)過(guò)酸洗和活化的鎂合金試樣進(jìn)行對(duì)別，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)HCl酸洗后試樣表面變的疏松，晶相清晰，將經(jīng)過(guò)HF活化后的試樣進(jìn)行能譜分析發(fā)現(xiàn)，結(jié)果顯示在鎂合金晶相和晶界處都含有氟元素，氟在試樣表面成膜，降低了試樣在轉(zhuǎn)化過(guò)程中的腐蝕。將以上兩種試

4、樣分別進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理，對(duì)轉(zhuǎn)化膜進(jìn)行電鏡掃描，掃描結(jié)果顯示經(jīng)鹽酸酸洗后試樣表面轉(zhuǎn)化膜裂紋較大、寬度較深，耐腐蝕性能較差。
　　 利用正交試驗(yàn)方法確定轉(zhuǎn)化基本工藝，并對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)研究各個(gè)試驗(yàn)因素對(duì)轉(zhuǎn)化膜形貌和性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)強(qiáng)氧化劑H2O2對(duì)轉(zhuǎn)化膜的形貌和性能有很大影響，合適的加入量可以很好地提高轉(zhuǎn)化膜的耐腐蝕性能；薄膜增重量隨著試驗(yàn)溫度的升高而加大，但是當(dāng)達(dá)到一定溫度后耐腐蝕性能卻隨著溫度的繼續(xù)升高而降低，原因是轉(zhuǎn)化速度

5、的提高導(dǎo)致轉(zhuǎn)化膜疏松，降低其耐腐蝕性能。轉(zhuǎn)化液濃度對(duì)轉(zhuǎn)化膜的影響跟試驗(yàn)溫度相似；試驗(yàn)時(shí)間也對(duì)轉(zhuǎn)化膜有一定程度的影響，時(shí)間太短想成的膜層不連續(xù)，防腐蝕性能不明顯，如果試驗(yàn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，同樣會(huì)導(dǎo)致其耐腐蝕性能下降，原因可能是在長(zhǎng)時(shí)間浸泡下轉(zhuǎn)化液對(duì)膜層造成了破壞。確定最佳工藝為：Ce(NO3)3濃度0.02mol/L,H2O2加入量2.0mL/L，試驗(yàn)溫度35℃，試驗(yàn)時(shí)間30min。
　　 對(duì)鈰轉(zhuǎn)化膜用鉬酸鈉和磷酸鈉進(jìn)行后處理，研究不同的