镁合金化学转化膜的制备及性能研究

发布时间：2017-08-22 06:38

  本文关键词：镁合金化学转化膜的制备及性能研究

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【摘要】：镁合金具有密度低,资源丰富,优良的导热导电性能、机械性能和电磁屏蔽性能等特点广泛应用于汽车等交通工具,航天航空工业,电子产品行业等领域。但镁合金的主要成分为金属镁,金属镁的电极电位低,造成镁合金的化学活性强,在空气中易发生腐蚀,而且镁合金表面在空气中形成的氧化层疏松多孔导致其耐腐蚀性能差,从而极大地限制了镁合金的应用。为了克服镁合金耐蚀性能较差这一不足,本文以AZ91D镁合金为原料,采用化学转化和电化学转化的方法在镁合金基体表面制备一层非金属的、不导电的转化膜。通过高锰酸钾点滴实验,电化学测试研究了转化膜的耐蚀性能,并确定转化液的最佳配方及工艺条件;采用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和EDS研究了转化膜的微观形貌和元素组成;通过X射线衍射仪(XRD)分析转化膜的相组成。并对镁合金化学转化膜的显微结构、耐蚀性能、物相组成与电化学转化膜、传统铬酸盐转化膜进行对比研究。研究表明,化学转化液的最佳组成及工艺条件为:Zn O为1.5~2.5 g·L-1,磷酸为3.0~6.0 m L·L-1,Na F为0.3~0.6 g·L-1,酒石酸为0.1~0.3 g·L-1,添加剂:SDS为0.05~0.15 g·L-1,Mn CO3为0.1~0.2 g·L-1,表调时间为60~90s,表调温度在55~75℃,酸比范围为5:1~7:1,转化处理温度为60~80℃,转化处理时间为8~10min。化学转化膜结晶分布均匀、细致,膜层的主要成分为Zn3(PO4)2·4H2O,Mg Zn2(PO4)2和Mg3(PO4)2。电化学转化的最优工艺条件为:电流密度为2.50~5.00 A·dm-2,转化时间为4~6min,添加剂:尿素为0.50~1.00 g·L-1,植酸为0.38~1.15 m L·L-1,酒石酸为0.25~0.75 g·L-1,磷酸二氢钠为2.50~7.50 g·L-1。电化学转化膜的主要成分为Zn2(PO3)4,Zn2P2O7,Zn O,Mg2P2O7和Mg O。与传统铬酸盐转化膜相比,化学转化膜和电化学转化膜的膜层更加致密,裂纹更少,并且在耐蚀性能上化学转化膜更为突出,其次是电化学转化膜。因此,化学转化膜和电化学转化膜可以替代铬酸盐转化膜,得到更广泛应用。
【关键词】：镁合金 化学转化膜 耐蚀性 电化学转化膜
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-14
• 第1章 绪论14-25
• 1.1 引言14-16
• 1.1.1 镁及镁合金的概述14-15
• 1.1.2 镁合金的组成及分类15
• 1.1.3 镁合金的应用15-16
• 1.2 镁合金的腐蚀16-17
• 1.2.1 镁合金的腐蚀特点16
• 1.2.2 镁合金的腐蚀类型16-17
• 1.3 镁合金的腐蚀的防护17-23
• 1.3.1 高纯合金和新合金17
• 1.3.2 快速凝固工艺17
• 1.3.3 表面改性17-23
• 1.4 镁合金磷化技术23
• 1.4.1 磷化技术简介23
• 1.5 课题研究的目的、意义和研究内容23-25
• 1.5.1 课题研究额目的及意义23-24
• 1.5.2 课题研究的内容24-25
• 第2章 实验部分25-31
• 2.1 实验材料和仪器25-27
• 2.1.1 实验基材25
• 2.1.2 实验试剂及仪器25-27
• 2.2 实验工艺流程27-29
• 2.2.1 化学法工艺流程27
• 2.2.2 电化学法工艺流程27
• 2.2.3 试样打磨27-28
• 2.2.4 除油28
• 2.2.5 活化28
• 2.2.6 表面调整28
• 2.2.7 化学处理28
• 2.2.8 电化学处理28-29
• 2.3 转化液及转化膜性能测试29-31
• 2.3.1 镀液分析29
• 2.3.2 高锰酸钾点滴实验29-30
• 2.3.3 转化膜电化学测试30
• 2.3.4 转化膜膜厚测试30
• 2.3.5 转化膜层表面形貌观察30
• 2.3.6 转化膜XRD分析30-31
• 第3章 镁合金化学处理液的研究31-45
• 3.1 ZnO用量的确定31-32
• 3.2 磷酸用量的确定32-33
• 3.3 氟化钠用量的确定33-36
• 3.3.1 氟化钠对转化膜耐蚀性的影响33-34
• 3.3.2 氟化钠对转化膜外观的影响34-36
• 3.4 酒石酸用量的确定36-37
• 3.5 添加剂的确定37-43
• 3.5.1 十二烷基磺酸钠(SDS)对膜层性能的影响37-40
• 3.5.2 碳酸锰对膜层性能的影响40-43
• 3.6 本章小结43-45
• 第4章 镁合金化学转化工艺研究45-64
• 4.1 表调对镁合金化学转化膜的影响45-52
• 4.1.1 表调对转化膜膜层微观形貌的影响45-46
• 4.1.2 表调对转化膜蚀性能的影响46-47
• 4.1.3 表调时间对转化膜的影响47-49
• 4.1.4 表调温度对转化膜的影响49-52
• 4.2 酸比对镁合金化学转化膜的影响52-54
• 4.3 温度对镁合金化学转化膜的影响54-57
• 4.3.1 转化温度对转化膜外观的影响55
• 4.3.2 转化温度对转化膜耐蚀性的影响55-57
• 4.4 时间对镁合金化学转化膜的影响57-60
• 4.4.1 处理时间对转化膜外观的影响58
• 4.4.2 处理时间对转化膜耐蚀性的影响58-60
• 4.5 镁合金化学转化膜形成机理研究60-62
• 4.5.1 镁合金化学转化膜的XRD分析60-61
• 4.5.2 镁合金化学转化膜形成过程分析61-62
• 4.7 本章小结62-64
• 第5章 镁合金电化学转化膜的制备64-89
• 5.1 电流密度对电化学转化膜性能的影响64-67
• 5.1.1 电流密度对转化膜外观及厚度的影响64-65
• 5.1.2 电流密度对耐蚀性外观的影响65-67
• 5.2 转化时间对电化学转化膜性能的影响67-70
• 5.2.1 转化时间对转化膜微观形貌的影响68-69
• 5.2.2 转化时间对耐蚀性外观的影响69-70
• 5.3 添加剂对电化学转化膜性能的影响70-83
• 5.3.1 尿素对电化学转化膜性能的影响71-75
• 5.3.2 植酸对电化学转化膜耐蚀性能的影响75-77
• 5.3.3 酒石酸对电化学转化膜膜耐蚀性能的影响77-80
• 5.3.4 磷酸二氢钠对电化学转化膜耐蚀性能的影响80-83
• 5.4 镁合金电化学转化膜XRD分析83
• 5.5 电化学、化学转化与铬酸盐转化的比较83-87
• 5.5.1 微观形貌的比较83-84
• 5.5.2 EDS分析84-86
• 5.5.3 耐蚀性能的比较86-87
• 5.6 本章小结87-89
• 结论89-91
• 参考文献91-97
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果97-98
• 致谢98-99

【参考文献】

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本文编号：717623