工艺参数对AZ31镁合金磷化膜耐蚀性能及表面形貌的影响-论文.pdf

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1、第32卷第6期中国腐蚀与防护学报Vo1．32NO．62012年l2月JournalofChineseSocietyforCorrosionandProtectionDec．2012工艺参数对AZ31镁合金磷化膜耐蚀性能及表面形貌的影响崔学军，刘春海，z李明田1,2林修洲1,2刘元洪31．四川理工学院材料腐蚀与防护四川省重点实验室自贡643000；2．四川理工学院材料与化学工程学院自贡643000；3．四川科宏石油天然气工程有限公司成都610213摘要：以磷酸二氢锰和无氟添加剂为主要成分，通过化学沉积的方法在AZ31镁合金表面获得了均匀且无氟、无镍和无铬

2、的磷化膜。采用硫酸铜点蚀测试、扫描电镜及电化学极化曲线表征手段，详细地研究了成膜温度、游离酸及酸比工艺对AZ31镁合金磷化膜耐蚀性能及表面形貌的影响。结果表明：在成膜温度95℃，游离酸FA4-5，酸比TA／FA15~20的条件下，可获得晶粒<20m的致密磷化膜，耐CuS04点蚀时间>5min。磷化AZ31镁合金的自腐蚀电位比未处理基体正移110mV，自腐蚀电流密度降低3个数量级。成膜温度<75℃时，不能得到完整的磷化膜；成膜温度75℃时，随着成膜温度的升高，磷化膜颗粒得到细化，膜层更加致密，进而有效地抑制AZ31镁合金的阳极溶解和阴极析氢，提高了耐蚀性

3、能。但升高成膜温度，加速磷酸盐的水解，容易产生大量的磷化渣，而游离酸的控制，能够有效减少磷化渣的产生，降低生产成本，提高膜层质量。关键词：镁合金磷酸盐转化膜无铬成膜温度游离酸中图分类号：TG174文献标识码：A文章编号：10054537(2012)06—0507—061前言使用因此，开发适合镁合金表面处理的耐蚀环保工艺技术成为当前的研究热点之一[0，，引。镁合金因其密度低，比强度和比刚度高等优点磷化膜具有良好的耐蚀性能和自修复功能，与金得到了广泛的应用。然而，镁合金较差的耐蚀性能严属基体和涂料涂层结合牢固，成本低，且与环保型的重地阻碍了其在航空航天、汽

4、车和电子等领域的广表面膜层，如稀土盐转化膜[5】、植酸转化膜[]及硅烷泛应用。因此，研究镁合金耐蚀防护技术具有重要的膜【3J相比，具有较好的耐蚀性能，近年来得到很多学研究意义和应用价值。者的深入研究。周婉秋等[9J首次申请了镁合金锰系目前，提高镁合金耐蚀性能的防护方法主要有：磷化方法的发明专利，并且先后对这种锰系磷化膜的化学转化膜处理，包括有机化合物溶液(如植酸转工艺及耐蚀性能、成膜机理以及锰消耗量、钙元素对化_1]、草酸转化[2]、硅烷衍生物转化[0】等)和无锰系磷化膜性能的影响进行了详细的研究[10~12]，获机盐溶液(如铬酸盐转化、磷化[4]、稀

5、土转化[】等)；得了具有良好的耐蚀性能和自愈性能的膜层。然而，阳极氧化处理，包括普通阳极氧化、等离子体氧化通过对膜层形貌的观察，表面仍存在较多的微裂纹，及微弧氧化处理[6]．电镀、化学镀以及涂层技术等。这势必影响膜层的耐蚀性能。牛丽媛等[13,14]对锌在这些方法中，化学转化处理由于具有成本低、工艺系磷化膜的研究较为详细，获得了致密均匀、无裂纹简单、耐蚀性能好等优点，一直倍受关注[，。比较且耐蚀性能达到铬酸盐处理的工艺。然而，磷化溶液成熟的铬酸盐转化处理，具有优异的耐蚀和自修复配方中，含有氟化合物。在一些镁合金磷化的专利文性能，但由于含有毒性大的Cr6

6、+离子而逐渐被停止献[15,16】中，其磷化配方也包含大量的镍、铅、氟及亚硝酸等对环境及人类有害的物质。因此，降低或不定稿日期：2011-12—28用对环境有害的物质，开发适合镁合金处理的环保基金项目：四川省教育厅重点项目(12ZA261)、四川理工学院人型磷化处理工艺，成为本课题研究的重点。Takahiro才引进基金(2011RC02)和材料腐蚀与防护四川省重点实验室开放基金(2011CL08和2011CL01)资助等[17]利用磷酸和磷酸三钙为主要成分，通过化学处作者简介：崔学军，男，1978年生，博士，副教授，研究方向为金理和低温条件，在AZ31

7、表面制备了具有正交晶系的属材料腐蚀与防护镁磷石膜层，其自腐蚀电流密度与未处理的AZ31相通讯作者：崔学军，E—mail,cxj一2046@163．com508中国腐蚀与防护学报32卷比，降低了两个数量级。Song等L18J以Ca(NO3)2和描速度为1mV／s。测试结束后，利用工作站内的计NH4H2PO4为主要成分，通过pH值的调节，在Mg一算机软件拟合，算出腐蚀过程动力学参数：腐蚀电位8．8Li合金表面制备了耐蚀性较好的磷化膜。由此可()、腐蚀电流密度(厶。)和极化电阻()。缓见，降低或不使用有害物质，能够在镁合金表面制备蚀效率r／=(1一G／np)

8、x100％，其中no，Rp分别是裸耐蚀的磷化膜。Chen等[19]在镁合金AZ31表面通过镁合