本文關(guān)鍵詞：鎂合金磷酸鹽-高錳酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化處理工藝研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

汽車鎂合金表面前處理研究 1 、前言鎂合金優(yōu)異的物理和機(jī)械性能使其近年來(lái)得到廣泛關(guān)注。鎂合金具有較高的比強(qiáng)度和比剛度,較強(qiáng)的電磁屏蔽和抗輻射能力,以及良好的減震性、切削加工性能等特點(diǎn),在汽車、摩托車等交通工具, 3C 產(chǎn)品、航空航天、兵器工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛。但是鎂是一種電負(fù)性極強(qiáng)的金屬,標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-2.73v ,在潮濕, CO2 , SO2 , Cl 的環(huán)境里極易發(fā)生腐蝕。除此之外, 鎂合金由于雜質(zhì)元素和合金元素的存在, 還容易產(chǎn)生電偶腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂以及腐蝕疲勞,大大限制了鎂合金在工業(yè)、軍工等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)外都加大了對(duì)鎂合金腐蝕問(wèn)題的研究, 以期通過(guò)有效的表面處理方法來(lái)提高鎂合金表面的抗腐蝕能力, 使其能夠在不同的領(lǐng)域得到更為廣泛的應(yīng)用。本文綜述了鎂合金表面處理的方法,并對(duì)各種表面處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)及今后的發(fā)展方向進(jìn)行了分析。 2 、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與材料噴砂、噴丸、拋丸、電動(dòng)砂輪、電動(dòng)圓盤式鋼絲刷、除銹磨光片、磨光機(jī)、吸沾機(jī)用紗布、毛刷、破布等。 3 、工藝流程脫脂→水洗→表調(diào)→磷化→水洗 4 、鎂合金表面處理的方法 4.1 化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理鎂合金化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的防腐蝕效果優(yōu)(來(lái)源：[])于自然氧化膜, 并且化學(xué)轉(zhuǎn)化膜可提供較好的涂裝基底。傳統(tǒng)的化學(xué)轉(zhuǎn)化法是鉻化處理, 其機(jī)理是金屬表面的原子溶于溶液后, 引起金屬表面的 pH 值上升,在金屬表面沉積鉻酸鹽與金屬膠狀物的混合物的過(guò)程,這種混合物在未失去結(jié)晶水時(shí)具有自修復(fù)功能,因而耐蝕性好。但由于鉻酸鹽處理工藝中含 Cr6+ 離子,對(duì)環(huán)境造成污染且廢液的處理成本高, 現(xiàn)已被其它的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜法所取代, 如磷酸-高錳酸鉀轉(zhuǎn)化膜、稀土轉(zhuǎn)化膜等。磷酸-高錳酸鉀轉(zhuǎn)化膜處理方法主要是在鎂合金表面形成以 Mg3(PO4)2 為主的組成物, 同時(shí)含有鋁、錳等化合物的磷化膜。經(jīng)過(guò)該處理所得的膜層為微孔結(jié)構(gòu)且與基體結(jié)合牢固, 并具有良好的吸附性、耐蝕性, 因而可作為鎂合金涂裝中的底漆層使用。在對(duì)鎂合金磷酸鹽-高錳酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化處理工藝研究中, 發(fā)現(xiàn) pH 值為 4, K2HPO4 的質(zhì)量濃度為 150g/L , KMnO4 的質(zhì)量濃度為 40g/L 的處理液能顯著提高鎂合金表面的耐腐蝕性能。在鹽霧試驗(yàn)溫度為 30℃,鹽霧沉積率為 0.0138 mL/ (來(lái)源：[])( cm2 ·h )的條件下,連續(xù)噴霧 24h 后,鎂合金表面所得膜的腐蝕率為 8%, 而鉻酸鹽處理工件表面腐蝕率為 21% 。這說(shuō)明鎂合金磷酸鹽- 高錳酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化處理能提高鎂合金表面抗蝕能力。鎂及鎂合金在經(jīng)過(guò) pH 值為 8.5 的鈰、鑭和鐠等稀土鹽溶液浸泡處理后, 可以顯著提高鎂及其合金的表面耐腐蝕性能。但隨著浸泡時(shí)間過(guò)長(zhǎng),涂層的保護(hù)性能開始惡化,導(dǎo)致鎂合金表面的耐腐蝕性能也隨之降低。因此,為了得到較好的表面處理效果,在形成稀土轉(zhuǎn)化膜后應(yīng)立即進(jìn)行封孔處理。 4.2有機(jī)涂層處理有機(jī)涂層也是一種鎂合金防腐蝕的重要方法。有機(jī)涂層的種類很多, 如油或油脂能在短時(shí)間內(nèi)保護(hù)鎂合金;環(huán)氧樹脂涂層由于具有很強(qiáng)的黏附力,與水不發(fā)生浸濕,并且強(qiáng)度高, 從而應(yīng)用較為廣泛。盡管有機(jī)涂層的品種很多, 操作簡(jiǎn)單, 適應(yīng)范圍較廣, 是一種較為經(jīng)濟(jì)的鎂合金表面處理方法。但是,一般比較薄(厚度小于 1μm) 、有孔隙、機(jī)械性能差,在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)、沖刷、沖擊、腐蝕、高溫下容易脫落, 因此, 只能在短時(shí)間內(nèi)對(duì)鎂合金進(jìn)行保護(hù)。(來(lái)源：[])粉末涂層也是有機(jī)涂層的一種。該方法首先將添加顏料的樹脂涂層粉末涂于基體表面, 然后加熱使其聚合熔合形成勻、無(wú)孔的膜層。由于環(huán)保, 操作簡(jiǎn)單, 并能在粗糙表面形成均勻的厚度的膜層, 同時(shí)涂層材料損失很小, 且可使用不溶于有機(jī)溶劑的樹脂作為涂層粉末, 故可作為涂漆工藝的理想替代涂層。鎂基體上得到的環(huán)氧基粉末涂層在鹽霧試驗(yàn)和腐蝕循環(huán)試驗(yàn)中表現(xiàn)出良好的耐腐蝕性能。 4.3快速凝固和其它表面改性處理快速凝固技術(shù)是一種能夠有效的提高鎂合金耐蝕性的方法,其原因有 2 個(gè)方面: 一是快速凝固合金的成分和組織均勻, 能抑制局部腐蝕; 二是快速凝固技術(shù)能提高合金的固溶度, 使有害雜質(zhì)固溶于合金基體中, 不易使有害相析出, 從而減輕了腐蝕傾向; 同時(shí)還能形成非晶態(tài)的氧化膜, 提高合金的耐蝕性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 快速凝固工藝可以將鎂合金的腐蝕速率降低至少 2 個(gè)數(shù)量級(jí),并且點(diǎn)蝕電位大大提高。發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂時(shí),快速凝固鎂合金的再鈍化速度和鈍化膜的完整性也大大高于普通鑄造鎂合金。除此之外, 離子注入、激光表面熱處理和激(來(lái)源：[])光表面合金化等表面改性技術(shù)也能夠顯著的提高鎂合金的抗蝕性能。離子注入法是一種較新的表面改性方法, 實(shí)驗(yàn)證明, 通過(guò)往金屬表面注入耐蝕性好的 Al, Cr, Cu 等元素,可大幅度的提高合金的耐蝕性。激光表面熱處理是使用高能量密度的激光以高速對(duì)試樣表面進(jìn)行連續(xù)掃描, 從而使掃描區(qū)表層產(chǎn)生一薄層與基體有陡峭溫度梯度的熔區(qū),再利用基體的吸熱作用使熔化層急冷,從而改善表面的耐磨性和抗氧化性能。使用 100 W~ 300W 的脈沖激光器( 脈沖為 1 ms~6 ms) 以3 mm· s-1 ~ 20 mm· s-1 的速度對(duì) AZ91D 和 AM60B 表面進(jìn)行處理,得到一層 100 μm~ 200 μm 厚的熔化層,在熔化層中 Al和 Zn 的含量遠(yuǎn)高于基體,直接導(dǎo)致β相 Mg17Al12 體積百分比的上升, 金屬表面硬度的提高, 且鈍化行為也較好。但是耐蝕性的提高程度不大, 其腐蝕行為表現(xiàn)為熔池交界處比熔池中心更耐腐蝕。鎂表面激光合金化一般使用銅、鎳、硅和其他幾種合金元素, 與激光表面熱處理相比,(來(lái)源：[])激光合金化的掃描速度較慢,輻照表面經(jīng)歷緩慢重熔, 從而有利合金元素溶解于基體之中, 快速固化則在表面形成致密、均勻的組織結(jié)構(gòu)。這種方法可使表面層合金質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá) 15% ~ 75% ,從而使硬度、耐蝕性提高。 5 、結(jié)語(yǔ)鎂合金腐蝕方面的研究已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展, 不同的處理方法對(duì)于其相對(duì)適用的環(huán)境而言是有效的。但是就目前研究而言, 還沒(méi)有任何一種單一的處理方法具有足夠的能力來(lái)防止鎂合金在環(huán)境比較苛刻的條件下的腐蝕。因而, 現(xiàn)有的表面處理技術(shù)是一個(gè)復(fù)雜的、多層的體系, 工藝過(guò)程的每一步都必須嚴(yán)格遵循規(guī)范操作, 才能得到比較好的效果。因此, 研究一種投資成本低, 操作方便, 以及表面處理的效果好和環(huán)境友好的表面處理方法, 對(duì)于更好的提高鎂合金的耐蝕性能和擴(kuò)大鎂合金的應(yīng)用范圍有著重要的意義。參考文獻(xiàn)[1]樊昱,吳國(guó)華,高洪濤等.鑄造技術(shù)[J], 2004, 25(1

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