镁合金化学转化处理_王洁
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[ 8]
,
配方 1
形成了以 M g3 (PO4 ) 2为主要组成物的磷化膜 , 膜厚 约 4～6 μ m 。 盐雾腐蚀试验结果表明 , 膜层耐腐蚀 性能良好 。 Chong K Z等也采用磷酸盐 高锰酸盐 对镁合金进行化学转化处理
[ 9]
, 得到类似的结果 。
60 ℃, 浸 渍 3 1 . 0 m ol /L m in → 水洗 → 干 调整 pH = 2～ 6 燥 22 . 64 . 23 . 30 . 5 g /L 50 ℃, 浸 渍 15 0 g /L m in → 水洗 → 干 8 g /L 燥 0 ～ 50. 0 mL
。 镁合金铬酸盐转化机理为 : 镁合金
表面被氧化后 , 镁离子进入溶液 , 析出的氢使六价 铬还原成三价铬 , 同时由于镁合金和溶液界面上的 pH 值上升 , 三价铬以胶体形式沉淀 , 并结合一定量 的六价铬 , 在镁合金表面形成铬酸盐膜 。 这层铬酸 盐膜在未失去结晶水时 , 具有很好的防护作用 , 但 在高温下 , 膜层由于失去结晶水而破裂 , 自修复能 力丧失 , 耐腐 蚀性能大大降低
DO I 牶 牨 牥 牣 牨 牰 牭 牱 牱 牤 j牣 cnki 牣 牬 牪 牠 牨 牪 牨 牭 牤 tb牣 牪 牥 牥 牰 牣 牥 牱 牣 牥 牨 牪
发展论坛
镁合金化学转化处理
王 洁 , 丁 毅 ( 南京工业大学材料学院与工程学院 , 江苏 南京 210009 ) [摘 要] 综述了镁合金表面化学转化处理特别是无铬转化处理的现状 、主要工艺以及在不同 处理工艺下得到的转化膜的特性 , 重点介绍了铬酸盐转化膜 , 磷酸盐转化膜 、 重金属含氧酸化合物转 化膜 , 稀土转化膜和有机化合物等工艺的具体研究状况 , 展望了镁合金化学转化膜的发展趋势 , 指出 随着镁合金应用领域的拓宽和环保要求的提高 , 镁合金无铬化学转化处理的研究将越来越得到重视 。 [ 关键词 ] 镁合金 ; 化学转化膜 ; 无铬转化 [ 中图分类号 ] TG 174 . 44 [ 文献标识码 ] A [ 文章编号 ] 1001 - 1560(2006)07 - 0038 - 04
[ 19]
2 展 望
目前对无铬转化处理的研究大都停留在实验 室阶段 , 并且存在一些问题 , 如溶液消耗快 、处理时 间长 、 形成的膜层薄 、 疏松 、 不均匀等缺点 , 不适合 工件的批量处理 。 此外 , 由于对无铬转化处理的研 究尚处于起步阶段 , 对各种处理方法所得到的膜层 结构 、 组成 、 性能的认识还不够充分 , 无法提出一个 较为成熟的成膜机理 , 今后镁合金无铬转化处理的 研究重点应放在对转化膜的结构 、组成 、 性能以及 形成机理等方面 。 新型无铬转化处理工艺 , 特别是 稀土盐 、 有机酸盐等转化处理工艺 , 由于其转化膜 的耐腐蚀性能较好 , 且无毒无害 , 将成为今后研究 的热点 。 [ 参 考 文 献 ]
沸 腾, 浸 渍 120 . 0 ～ 130 . 0 g /L 0 . 5 ～ 5. 0 m in 2 . 5 g /L → 热 水洗 → 干燥
早期的镁合金用磷酸盐处理 , 膜层质量不如铬转化 膜 , 且处理时溶液消耗快 , 溶液组成和酸度难以保 持稳定 , 因而实际应用很少 。 而后期得到的磷酸盐 转化膜呈非晶态结构 , 表面较为平整 , 与基体结合 牢固 , 其耐蚀性与铬酸盐处理后相当 。 H awke D 等 对镁合金 AM 60B 进行磷酸盐 高锰 酸盐处理
0 前 言
纯镁的优点很多 , 但是力学性能和耐腐蚀性能 差 , 很少作为结构材料来使用 , 其应用范围受到很 大限制 。 通过在纯镁中添加铝 、锌 、锆和稀土等合 金元素进行合金化并经过适当的热处理后 , 可以显 著改善镁的物理 、 化学和力学性能 很多优点
[ 3 ～ 5] [ 1 ～ 2]
以提高后续涂层的附着力 。 但是镁合金化学转化 膜薄而软 , 因此 , 镁合金的化学转化处理除作涂装 底层处理和中间工序防护外 , 很少单独使用 。 表面 膜是控制腐蚀动力学的关键 , 膜的性质决定腐蚀控 制的效果 。 好的转化膜可以阻止腐蚀介质向膜内 金属表面的侵蚀 , 并且当表面膜局部破损时能迅速 自修复 。 目前 , 镁合金的化学转化处理主要包括铬 酸盐转化 、 磷酸盐转化 、重金属含氧酸化合物转化 、 稀土转化 、 有机化合物转化等 。 1 . 1 铬酸盐转化膜 铬酸盐转化处理是镁合金化学转化处理最传 统的方法 , 其实际应用时间较长 , 生产工艺可靠稳 定 。 目前主要以铬酐或重铬酸盐为主要成分 , 典型 配方见表 1
, 发现转化膜在溶液中的耐
腐蚀性随浸泡时间的延长呈先增强后减弱的趋势 , 这与 Amy L R 等人的试验结果一致 。 虽然稀土转 化膜对镁合金只能进行短时的防护 , 若同时结合封 孔处理 , 可进一步提高转化膜的耐腐蚀性能 。 1. 5 有机化合物转化膜 目前 , 镁合金的有机金属化合物转化和有机酸 化合物转化越来越受 到重视 。 K akizak i等研究了 镁合金在含锌 、铝 、钛等金属有机化合物溶液中的 转化处理 , 得到的有机 -无机复合膜可提高镁合金 的耐腐蚀性
我国在镁合金化学转化膜方面的研究起步较晚 , 与 发达国家 相比 有很 大的 差距 。 周婉秋 等研 究了 AZ31D 镁合金在锰盐和磷酸盐组成体系中的转化 膜
[ 10, 11]
, 通过在基础液中加入缓蚀剂 , 可形成保护 1 . 4 稀土转化膜 稀土转化处理是目前镁合金无铬转化处理中 受广泛关注的一种方法 , 能显著提高镁合金的耐蚀 性 。 由于其转化膜无毒 , 对环境及人体危害较小 , 国内外都对其进行了研究 。 Am y L R 等对镁和镁 合金 W E43 在稀土镧和镨的硝酸盐溶液中进行转 化 , 试样表面形成一层肉眼可见的稀土转化膜 , 膜 层基本由稀土氧化物 、 氢氧化物以及基体金属的氧 化物所组成
[ 6]
。 镁合金有
: 比强度和比刚度高 、 弹性模量低 、 阻
尼性能良好以及对环境无不良影响 , 可再生 , 回收 性好 , 符合环保要求 。 因此 , 镁合金作为结构材料 广泛应用于航空航天 、交通工具 、军事 、核能等领 域 , 满足视听器材 、 计算机以及运载工具 、 手工工具 等仪器设备轻量化的要求 。 但是 , 镁及镁合金表面 极易腐蚀 , 形成疏松多孔的氧化镁 , 不能对基体金 属提供有效的保护 , 从而制约了镁 合金的应用范 围 。 因此 , 对镁合金进行适当的表面处理以提高其 耐腐蚀性有着重要的意义 。
配方及工艺 。
表 2 典型的磷酸盐转化处理液配方及工艺 [ 9, 13 , 14]
序 号 M nHPO 4 配方 1 KM nO 4 KH 2 PO 4 配方 2 K 2 HPO 4 配 方 60 g /L 20 g /L 13. 5 g /L 27. 0 g /L 3. 0 ～ 5. 0 g /L 处理工艺 50 ℃, 浸渍 10 m in → 40 ℃水洗 → 干燥 50 ℃, 浸渍 10 m in → 40 ℃水洗 → 干燥
[ 18]
性好 、硬度和厚度均超过铬酸盐膜的转化膜 , 从转 化膜在 5%N aC l溶液中的阳极极化曲线可以看出 其具有一定的自愈合能力 。 赵明等通过正交试验 法优选出较好的磷酸 高锰酸盐配方 , 经该配方处 理后所得转化膜的耐腐蚀性与铬化处理转化膜相 当
[ 12]
。 表 2列举了几种典型的磷酸盐转化处理液
表 1 典型的铬酸 盐转化处理液配方及工艺
序 号 N aHF2 配方 1 N a2 C r O 2 7 A l2 (SO 4 )3 HNO 3 N a2 C r 2 O7 配方 2 HNO 3 N a3 PO 4 H 2 S eO 4 配方 3 N a2 C r 2 O7 K F 或 M gF2 2H 2 O 配 方 15 . 0 g /L 120 . 0 g /L 7 . 5 g /L 90 . 0 g /L 65 . 0 ～ 80. 0 g /L 7 . 0 ～ 15. 0 g /L 65 . 0 ～ 80. 0 g /L 10 ～ 20 g /L
[ 20]
。 Yashiro K 等将植酸与钛 、锆等金
[ 21]
属配位 , 在镁合金表面生成一层致密转化膜 , 具有 良好的耐腐蚀性 , 与涂层有较好的附着力 研究指出
[ 22]
[ 1 ] 师昌绪 , 李恒 德 , 王 淀佐 , 等 . 加 速我国 金属镁 工业 发展的 建议 [ J] . 材料导报 , 2001, 15(4): 5 ～ 6. [ 2 ] 李 瑛 , 余 刚 , 刘 跃龙 , 等 . 镁 合金的 表面处 理及 其发展 趋势 [ J] . 表面技术 , 2003, 32(2): 1 ～ 5. [ 3 ] 张永君 , 严川 伟 , 王 福会 , 等 . 镁 的应用 及其腐 蚀与 防护 [ J] . 材料保护 , 2002, 35(4): 4～ 6 [ 4 ] 陈振华 , 严红革 , 陈吉华 , 等 . 镁合金 [ M ] . 北京 : 化 学工业 出版社 , 2004. [ 5 ] 高 波 , 郝胜 智 , 董 闯 , 等 . 镁 合金表 面处理 研究 的进展 [ J] . 材料保护 , 2003, 36(10): 1 ～ 3. [ 6 ] 李 青 . 镁 的表 面 处 理 [ J] . 电 镀与 涂 饰 , 1995, 14 (2): 43 ～ 47 . [ 7 ] 张 津 , 张 宗和 . 镁 合金 及应 用 [ M ] . 北京 : 化 学工 业出版 社 , 2004 . [ 8 ] H awke D, A lbrigh t D L . A phosphate per m angana te conversion coa ting for m agnesium [ J] . M e tal F in ishing, 1995(10): 34 ～ 38. [ 9 ] Chong K Z, Shih T S . Conve rsion coating trea t m en t for magne sium a lloy s by a pe r managantepho sphate solution [ J] . M ateria l Che m istry and Phy sic s, 2003, 80: 191 ～ 200. [ 10] 周婉秋 , 单大 勇 , 曾 荣昌 , 等 . 镁 合金的 腐蚀行 为与 表面防 护方法 [ J] . 材料保护 , 2002, 35(7): 1 ～ 3. [ 11] 周婉秋 , 单大 勇 , 韩 恩厚 , 等 . 镁 合金无 铬化学 转化 膜的耐 蚀性研究 [ J] . 材 料保护 , 2002, 35( 2): 12 ～ 14. [ 12] 赵 明 , 吴树森 , 罗吉荣 , 等 . 镁合金 磷酸盐 高锰酸 盐化学 转化处理工 艺研 究 [ J] . 特种 铸造 及有 色合 金 , 2005, 25(6): 328 ～ 329 . [ 13] H iroyuki U. A n investigation o f the structu re and co r ro sion re sistance o f a per m angana te conversion coa ting
。 尽管铬酸 盐转
化处理工艺成熟 , 性能稳定 , 具有很好的防护作用 , 但六价铬对人体健康有害 , 且污染环境 , 因此必须 向无铬转化膜工艺发展 。
38
镁
合
金
化
学
转
化
处
理
1. 2 磷酸盐转化膜 磷化是在金属表面通过化学或电化学反应 , 形 成一层非金属的 、 不导电的 、 难溶的多孔磷酸盐膜 。
N aHF2 NH 4 H 2 PO 4 100 g /L 40 ℃, 浸渍 1 ～ 2 m in → 配方 3 KM nO 4 20 g /L 水洗 → 干燥 调整 pH = 3. 5 H 3 PO 4
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镁
合百度文库
金
化
学
转
化
处
理
时间的延长而有所下降 , 这种耐腐蚀性的不稳定性 在于稀土转化膜具有微孔 , 导致介质沿膜孔渗入基 体引起腐蚀 。 张永君等研究了高纯镁和镁合金在 5 种稀土盐溶液中的成膜情况及膜层在 3 . 5%N aC l 溶液中的腐蚀行为
。在 p H 值为 8 . 5 的缓冲溶液中测
定试样的阳极极化曲线和交流阻抗谱 , 结果表明 , 镁和镁合金的耐腐蚀性都得到显著提高 , 在一定的 阳极极化电位范围内 , 稀土转化膜阳极溶解电流密 度较未处 理表面下降 了 100 倍 。 不过 , 试验 还发 现 , 稀土转化膜的耐腐蚀性随着在腐蚀介质中停留
[ 6]
1 . 3 重金属含氧酸化合物转化膜 GonzalezM A 等研究了 ZC71 镁合金在锡酸盐 溶液中的转化膜
[ 15]
, 膜厚 2 ～ 3 μ m , 主要成分为晶
态 M gSnO3 。 随着转化时间的延长 , 转化膜的电极 电位上升 , 且在搅拌状态下电极电位明显升高 。 加 藤智也等将含铝的镁合金与钼 、 钨 、钒等重金属含 氧酸溶液反应 , 用着色程度估计膜的厚度 , 浸泡 3 m in, 镁合金表面由淡棕色变成深棕色 , 再变成浅黑 色 , 这种黑色转化膜较厚 , 有较强的耐腐蚀 性
[ 7]
1 化学转化处理
化学转化处理是目前镁合金最常用的表面处 理工艺 , 广泛应用于镁合金的腐蚀保护或涂装底层 处理 。 通过化学转化处理 , 可以在镁合金表面形成 一层附着力良好的难溶化合物膜层 , 这层膜能保护 镁合金不受水及其他腐蚀性环境的影响 , 同时还可
[ 收稿日期 ] 2006 01 15
[ 16]
处理工艺 20 ℃, 浸 渍 30 m in → 水洗 → 干燥 80 ～ 90 ℃, 浸渍 5 m in → 水洗 → 干燥
。
文献 [ 17] 介绍了一种钴酸盐转化处理工艺 , 用该 溶液处理得到的氧化膜有三层结构 : 最外层是四氧 化三钴和三氧化二钴 ; 最内层靠近基体的为镁的氧 化物 ; 中间层为镁的氧化物 、氧化亚钴 、 四氧化三钴 和三氧化二钴的混合物 , 该转化膜封闭后耐腐蚀性 较好 。 表 3 列举了几种典型的重金属含氧酸化合 物转化处理液配方及工艺 。
表 3 典型的重金属含氧酸化合物转化处理液配方及工艺
序 号 N aOH K 2 SnO 3 CH 3 COON a N a4 P2 O 7 配方 2 N a2 M oO 4 H 2 SO 4 C o(NO 3 )2 配方 3 N aNO 2 N aI H 2 O 2 (30%) 6H 2 O 配 方 9 . 95 g /L 49 . 87 g /L 9 . 95 g /L 49 . 87 g /L 处理工艺 60 ℃, 浸 渍 3 ～ 5 m in → 水 洗 → 干燥
,
配方 1
形成了以 M g3 (PO4 ) 2为主要组成物的磷化膜 , 膜厚 约 4～6 μ m 。 盐雾腐蚀试验结果表明 , 膜层耐腐蚀 性能良好 。 Chong K Z等也采用磷酸盐 高锰酸盐 对镁合金进行化学转化处理
[ 9]
, 得到类似的结果 。
60 ℃, 浸 渍 3 1 . 0 m ol /L m in → 水洗 → 干 调整 pH = 2～ 6 燥 22 . 64 . 23 . 30 . 5 g /L 50 ℃, 浸 渍 15 0 g /L m in → 水洗 → 干 8 g /L 燥 0 ～ 50. 0 mL
。 镁合金铬酸盐转化机理为 : 镁合金
表面被氧化后 , 镁离子进入溶液 , 析出的氢使六价 铬还原成三价铬 , 同时由于镁合金和溶液界面上的 pH 值上升 , 三价铬以胶体形式沉淀 , 并结合一定量 的六价铬 , 在镁合金表面形成铬酸盐膜 。 这层铬酸 盐膜在未失去结晶水时 , 具有很好的防护作用 , 但 在高温下 , 膜层由于失去结晶水而破裂 , 自修复能 力丧失 , 耐腐 蚀性能大大降低
DO I 牶 牨 牥 牣 牨 牰 牭 牱 牱 牤 j牣 cnki 牣 牬 牪 牠 牨 牪 牨 牭 牤 tb牣 牪 牥 牥 牰 牣 牥 牱 牣 牥 牨 牪
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镁合金化学转化处理
王 洁 , 丁 毅 ( 南京工业大学材料学院与工程学院 , 江苏 南京 210009 ) [摘 要] 综述了镁合金表面化学转化处理特别是无铬转化处理的现状 、主要工艺以及在不同 处理工艺下得到的转化膜的特性 , 重点介绍了铬酸盐转化膜 , 磷酸盐转化膜 、 重金属含氧酸化合物转 化膜 , 稀土转化膜和有机化合物等工艺的具体研究状况 , 展望了镁合金化学转化膜的发展趋势 , 指出 随着镁合金应用领域的拓宽和环保要求的提高 , 镁合金无铬化学转化处理的研究将越来越得到重视 。 [ 关键词 ] 镁合金 ; 化学转化膜 ; 无铬转化 [ 中图分类号 ] TG 174 . 44 [ 文献标识码 ] A [ 文章编号 ] 1001 - 1560(2006)07 - 0038 - 04
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2 展 望
目前对无铬转化处理的研究大都停留在实验 室阶段 , 并且存在一些问题 , 如溶液消耗快 、处理时 间长 、 形成的膜层薄 、 疏松 、 不均匀等缺点 , 不适合 工件的批量处理 。 此外 , 由于对无铬转化处理的研 究尚处于起步阶段 , 对各种处理方法所得到的膜层 结构 、 组成 、 性能的认识还不够充分 , 无法提出一个 较为成熟的成膜机理 , 今后镁合金无铬转化处理的 研究重点应放在对转化膜的结构 、组成 、 性能以及 形成机理等方面 。 新型无铬转化处理工艺 , 特别是 稀土盐 、 有机酸盐等转化处理工艺 , 由于其转化膜 的耐腐蚀性能较好 , 且无毒无害 , 将成为今后研究 的热点 。 [ 参 考 文 献 ]
沸 腾, 浸 渍 120 . 0 ～ 130 . 0 g /L 0 . 5 ～ 5. 0 m in 2 . 5 g /L → 热 水洗 → 干燥
早期的镁合金用磷酸盐处理 , 膜层质量不如铬转化 膜 , 且处理时溶液消耗快 , 溶液组成和酸度难以保 持稳定 , 因而实际应用很少 。 而后期得到的磷酸盐 转化膜呈非晶态结构 , 表面较为平整 , 与基体结合 牢固 , 其耐蚀性与铬酸盐处理后相当 。 H awke D 等 对镁合金 AM 60B 进行磷酸盐 高锰 酸盐处理
0 前 言
纯镁的优点很多 , 但是力学性能和耐腐蚀性能 差 , 很少作为结构材料来使用 , 其应用范围受到很 大限制 。 通过在纯镁中添加铝 、锌 、锆和稀土等合 金元素进行合金化并经过适当的热处理后 , 可以显 著改善镁的物理 、 化学和力学性能 很多优点
[ 3 ～ 5] [ 1 ～ 2]
以提高后续涂层的附着力 。 但是镁合金化学转化 膜薄而软 , 因此 , 镁合金的化学转化处理除作涂装 底层处理和中间工序防护外 , 很少单独使用 。 表面 膜是控制腐蚀动力学的关键 , 膜的性质决定腐蚀控 制的效果 。 好的转化膜可以阻止腐蚀介质向膜内 金属表面的侵蚀 , 并且当表面膜局部破损时能迅速 自修复 。 目前 , 镁合金的化学转化处理主要包括铬 酸盐转化 、 磷酸盐转化 、重金属含氧酸化合物转化 、 稀土转化 、 有机化合物转化等 。 1 . 1 铬酸盐转化膜 铬酸盐转化处理是镁合金化学转化处理最传 统的方法 , 其实际应用时间较长 , 生产工艺可靠稳 定 。 目前主要以铬酐或重铬酸盐为主要成分 , 典型 配方见表 1
, 发现转化膜在溶液中的耐
腐蚀性随浸泡时间的延长呈先增强后减弱的趋势 , 这与 Amy L R 等人的试验结果一致 。 虽然稀土转 化膜对镁合金只能进行短时的防护 , 若同时结合封 孔处理 , 可进一步提高转化膜的耐腐蚀性能 。 1. 5 有机化合物转化膜 目前 , 镁合金的有机金属化合物转化和有机酸 化合物转化越来越受 到重视 。 K akizak i等研究了 镁合金在含锌 、铝 、钛等金属有机化合物溶液中的 转化处理 , 得到的有机 -无机复合膜可提高镁合金 的耐腐蚀性
我国在镁合金化学转化膜方面的研究起步较晚 , 与 发达国家 相比 有很 大的 差距 。 周婉秋 等研 究了 AZ31D 镁合金在锰盐和磷酸盐组成体系中的转化 膜
[ 10, 11]
, 通过在基础液中加入缓蚀剂 , 可形成保护 1 . 4 稀土转化膜 稀土转化处理是目前镁合金无铬转化处理中 受广泛关注的一种方法 , 能显著提高镁合金的耐蚀 性 。 由于其转化膜无毒 , 对环境及人体危害较小 , 国内外都对其进行了研究 。 Am y L R 等对镁和镁 合金 W E43 在稀土镧和镨的硝酸盐溶液中进行转 化 , 试样表面形成一层肉眼可见的稀土转化膜 , 膜 层基本由稀土氧化物 、 氢氧化物以及基体金属的氧 化物所组成
[ 6]
。 镁合金有
: 比强度和比刚度高 、 弹性模量低 、 阻
尼性能良好以及对环境无不良影响 , 可再生 , 回收 性好 , 符合环保要求 。 因此 , 镁合金作为结构材料 广泛应用于航空航天 、交通工具 、军事 、核能等领 域 , 满足视听器材 、 计算机以及运载工具 、 手工工具 等仪器设备轻量化的要求 。 但是 , 镁及镁合金表面 极易腐蚀 , 形成疏松多孔的氧化镁 , 不能对基体金 属提供有效的保护 , 从而制约了镁 合金的应用范 围 。 因此 , 对镁合金进行适当的表面处理以提高其 耐腐蚀性有着重要的意义 。
配方及工艺 。
表 2 典型的磷酸盐转化处理液配方及工艺 [ 9, 13 , 14]
序 号 M nHPO 4 配方 1 KM nO 4 KH 2 PO 4 配方 2 K 2 HPO 4 配 方 60 g /L 20 g /L 13. 5 g /L 27. 0 g /L 3. 0 ～ 5. 0 g /L 处理工艺 50 ℃, 浸渍 10 m in → 40 ℃水洗 → 干燥 50 ℃, 浸渍 10 m in → 40 ℃水洗 → 干燥
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性好 、硬度和厚度均超过铬酸盐膜的转化膜 , 从转 化膜在 5%N aC l溶液中的阳极极化曲线可以看出 其具有一定的自愈合能力 。 赵明等通过正交试验 法优选出较好的磷酸 高锰酸盐配方 , 经该配方处 理后所得转化膜的耐腐蚀性与铬化处理转化膜相 当
[ 12]
。 表 2列举了几种典型的磷酸盐转化处理液
表 1 典型的铬酸 盐转化处理液配方及工艺
序 号 N aHF2 配方 1 N a2 C r O 2 7 A l2 (SO 4 )3 HNO 3 N a2 C r 2 O7 配方 2 HNO 3 N a3 PO 4 H 2 S eO 4 配方 3 N a2 C r 2 O7 K F 或 M gF2 2H 2 O 配 方 15 . 0 g /L 120 . 0 g /L 7 . 5 g /L 90 . 0 g /L 65 . 0 ～ 80. 0 g /L 7 . 0 ～ 15. 0 g /L 65 . 0 ～ 80. 0 g /L 10 ～ 20 g /L
[ 20]
。 Yashiro K 等将植酸与钛 、锆等金
[ 21]
属配位 , 在镁合金表面生成一层致密转化膜 , 具有 良好的耐腐蚀性 , 与涂层有较好的附着力 研究指出
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[ 1 ] 师昌绪 , 李恒 德 , 王 淀佐 , 等 . 加 速我国 金属镁 工业 发展的 建议 [ J] . 材料导报 , 2001, 15(4): 5 ～ 6. [ 2 ] 李 瑛 , 余 刚 , 刘 跃龙 , 等 . 镁 合金的 表面处 理及 其发展 趋势 [ J] . 表面技术 , 2003, 32(2): 1 ～ 5. [ 3 ] 张永君 , 严川 伟 , 王 福会 , 等 . 镁 的应用 及其腐 蚀与 防护 [ J] . 材料保护 , 2002, 35(4): 4～ 6 [ 4 ] 陈振华 , 严红革 , 陈吉华 , 等 . 镁合金 [ M ] . 北京 : 化 学工业 出版社 , 2004. [ 5 ] 高 波 , 郝胜 智 , 董 闯 , 等 . 镁 合金表 面处理 研究 的进展 [ J] . 材料保护 , 2003, 36(10): 1 ～ 3. [ 6 ] 李 青 . 镁 的表 面 处 理 [ J] . 电 镀与 涂 饰 , 1995, 14 (2): 43 ～ 47 . [ 7 ] 张 津 , 张 宗和 . 镁 合金 及应 用 [ M ] . 北京 : 化 学工 业出版 社 , 2004 . [ 8 ] H awke D, A lbrigh t D L . A phosphate per m angana te conversion coa ting for m agnesium [ J] . M e tal F in ishing, 1995(10): 34 ～ 38. [ 9 ] Chong K Z, Shih T S . Conve rsion coating trea t m en t for magne sium a lloy s by a pe r managantepho sphate solution [ J] . M ateria l Che m istry and Phy sic s, 2003, 80: 191 ～ 200. [ 10] 周婉秋 , 单大 勇 , 曾 荣昌 , 等 . 镁 合金的 腐蚀行 为与 表面防 护方法 [ J] . 材料保护 , 2002, 35(7): 1 ～ 3. [ 11] 周婉秋 , 单大 勇 , 韩 恩厚 , 等 . 镁 合金无 铬化学 转化 膜的耐 蚀性研究 [ J] . 材 料保护 , 2002, 35( 2): 12 ～ 14. [ 12] 赵 明 , 吴树森 , 罗吉荣 , 等 . 镁合金 磷酸盐 高锰酸 盐化学 转化处理工 艺研 究 [ J] . 特种 铸造 及有 色合 金 , 2005, 25(6): 328 ～ 329 . [ 13] H iroyuki U. A n investigation o f the structu re and co r ro sion re sistance o f a per m angana te conversion coa ting
。 尽管铬酸 盐转
化处理工艺成熟 , 性能稳定 , 具有很好的防护作用 , 但六价铬对人体健康有害 , 且污染环境 , 因此必须 向无铬转化膜工艺发展 。
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镁
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转
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理
1. 2 磷酸盐转化膜 磷化是在金属表面通过化学或电化学反应 , 形 成一层非金属的 、 不导电的 、 难溶的多孔磷酸盐膜 。
N aHF2 NH 4 H 2 PO 4 100 g /L 40 ℃, 浸渍 1 ～ 2 m in → 配方 3 KM nO 4 20 g /L 水洗 → 干燥 调整 pH = 3. 5 H 3 PO 4
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时间的延长而有所下降 , 这种耐腐蚀性的不稳定性 在于稀土转化膜具有微孔 , 导致介质沿膜孔渗入基 体引起腐蚀 。 张永君等研究了高纯镁和镁合金在 5 种稀土盐溶液中的成膜情况及膜层在 3 . 5%N aC l 溶液中的腐蚀行为
。在 p H 值为 8 . 5 的缓冲溶液中测
定试样的阳极极化曲线和交流阻抗谱 , 结果表明 , 镁和镁合金的耐腐蚀性都得到显著提高 , 在一定的 阳极极化电位范围内 , 稀土转化膜阳极溶解电流密 度较未处 理表面下降 了 100 倍 。 不过 , 试验 还发 现 , 稀土转化膜的耐腐蚀性随着在腐蚀介质中停留
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1 . 3 重金属含氧酸化合物转化膜 GonzalezM A 等研究了 ZC71 镁合金在锡酸盐 溶液中的转化膜
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, 膜厚 2 ～ 3 μ m , 主要成分为晶
态 M gSnO3 。 随着转化时间的延长 , 转化膜的电极 电位上升 , 且在搅拌状态下电极电位明显升高 。 加 藤智也等将含铝的镁合金与钼 、 钨 、钒等重金属含 氧酸溶液反应 , 用着色程度估计膜的厚度 , 浸泡 3 m in, 镁合金表面由淡棕色变成深棕色 , 再变成浅黑 色 , 这种黑色转化膜较厚 , 有较强的耐腐蚀 性
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1 化学转化处理
化学转化处理是目前镁合金最常用的表面处 理工艺 , 广泛应用于镁合金的腐蚀保护或涂装底层 处理 。 通过化学转化处理 , 可以在镁合金表面形成 一层附着力良好的难溶化合物膜层 , 这层膜能保护 镁合金不受水及其他腐蚀性环境的影响 , 同时还可
[ 收稿日期 ] 2006 01 15
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处理工艺 20 ℃, 浸 渍 30 m in → 水洗 → 干燥 80 ～ 90 ℃, 浸渍 5 m in → 水洗 → 干燥
。
文献 [ 17] 介绍了一种钴酸盐转化处理工艺 , 用该 溶液处理得到的氧化膜有三层结构 : 最外层是四氧 化三钴和三氧化二钴 ; 最内层靠近基体的为镁的氧 化物 ; 中间层为镁的氧化物 、氧化亚钴 、 四氧化三钴 和三氧化二钴的混合物 , 该转化膜封闭后耐腐蚀性 较好 。 表 3 列举了几种典型的重金属含氧酸化合 物转化处理液配方及工艺 。
表 3 典型的重金属含氧酸化合物转化处理液配方及工艺
序 号 N aOH K 2 SnO 3 CH 3 COON a N a4 P2 O 7 配方 2 N a2 M oO 4 H 2 SO 4 C o(NO 3 )2 配方 3 N aNO 2 N aI H 2 O 2 (30%) 6H 2 O 配 方 9 . 95 g /L 49 . 87 g /L 9 . 95 g /L 49 . 87 g /L 处理工艺 60 ℃, 浸 渍 3 ～ 5 m in → 水 洗 → 干燥