镁合金磷化工艺及磷化膜性能的研究
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材料保护 JOURNAL OF MATERIALS PROTECTION 2006,39(5) 5次
参考文献(4条) 1.Freeman D B Phosphating and Metal Pre-treatment 1986
2.金华兰;危仁杰;扬湘杰 ZM5镁合金的化学表面处理[期刊论文]-轻合金加工技术 2004(10)
表2涂层48 h中性盐雾试验
项目
切口最大腐蚀宽度/mm
无磷化膜的样品
2.5
有磷化膜的样品
2.O
3 结论
(1)用钼酸铵促进的锌系磷酸盐溶液体系能 够在Az31D镁合金表面形成外观均匀、细致、结合 牢固的磷化膜;
(2)磷化膜可以提高Az31D镁合金基体与有
机涂层的结合力; (3)磷化膜可以提高Az31D镁合金基体的防
由表1可以看出:经过磷化的基体比未经过磷 化的基体在与丙烯酸涂料涂层的结合力方面有明 显的提高;而在与环氧涂料涂层的附着力方面没有 明显的差异。而用单面刀片对环氧涂层进行剥离 试验,发现没有磷化的镁合金基体上的涂层更容易 剥离,磷化膜明显降低了涂层的可剥性,说明磷化 膜也能够增加镁合金与环氧涂层的结合力。
Inst Mining Met Eng,1942,147:273.
[2]朱祖芳.有色金属的耐腐蚀性能及其应用[M].北
京:化学工业出版社,1995:6l一74.
[3]金华兰,危仁杰,扬湘杰.zM5镁合金的化学表面
处理[J].轻合金加工技术,2004,32(10):27—30.
[4]
Freeman D B.Phosphating and Metal Pre—treatment
腐蚀能力; (4)磷化膜外面的有机涂层仍然是保护镁合
金基材的主体,其品种和配套性的选择决定着镁合 金产品的防腐蚀性能和其他表面性能。
[ 参考文献 ]
[1] Hanawalt J D,Nelson c E,Peloubet J A.con.osion
studies of magnesium and its alloy[J]. Tmns Am
[M]. woodhead.Faulkner:cambridge Inassociaton
with Pyrene Chemical Services“mited,1986.
[编辑:段金弟]
万方数据
镁合金磷化工艺及磷化膜性能的研究
作者: 作者单位:
刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数:
兰伟, 何红林, 张丁非, 唐辉, 邱会东, 周安若, 孙建春, LAN Wei, HE Hong-lin , ZHANG Ding-hui, TANG Hui, QIU Hui-dong, ZHOU An-ruo, SUN Jian-chun 兰伟,邱会东,周安若,孙建春,TANG Hui,QIU Hui-dong,ZHOU An-ruo,SUN Jian-chun(重庆科 技学院冶金与材料学院,重庆,400050), 何红林,LAN Wei(重庆宗申摩托集团机车涂装部,重 庆,400052), 张丁非,HE Hong-lin(重庆大学,重庆,400044), 唐辉,ZHANG Ding-hui(重庆 富地化工有限公司,重庆,400050)
显的气泡产生。
2.3.3与有机涂层的结合力
No⑦前Ⅵ洫游∽o眺潞Ⅵ浩
将有膜的和无膜的镁合金样品均分别喷涂上 环氧涂料和丙烯酸透明涂料,涂层厚度20~25
¨m。表1为通过划格法(GB/T 9286—1998)检测 的涂层附着力结果。
表1划格法测定镁合金表面涂层的附着力
2.1过程现象
磷化开始的时候反应比较剧烈,析氢严重,1 min后逐渐减慢,5 min后膜层基本覆盖基材完毕, 磷化膜成微蓝的灰色。反应12 min后表面逐渐开 始长出纵向结晶颗粒,这将破坏表面的平整度和光 滑性,同时膜的灰色也逐渐加深,1 h后析氢停止, 表面有明显的白色结晶颗粒。
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_clbh200605019.aspx
万方数据
6l
镁合金磷化工艺及磷化膜性能的研究
2.3.4对涂层耐腐蚀性能的影响 将有磷化膜和无磷化膜的镁合金样品直接进行
24 h的中性盐雾试验,发现磷化膜对镁合金基体的 耐盐雾性几乎没有任何提高,有磷化膜的样品和无 磷化膜的样品其腐蚀面积都在80%以上。有涂层 (用20—25斗m环氧涂层做底层,20~25斗m丙烯酸 涂层做面层制备样品)时,经过48 h的中性盐雾试 验(见表2)发现,试样的耐盐雾性有所提高。
[关键词] 镁合金;磷化工艺;磷化膜;耐腐蚀性能 [中图分类号]TGl78 [文献标识码]A [文章编号]1001—1560(2006)05—0060—03
O前言
镁合金具有密度小、比强度高和减震性好等特 点,在航空、汽车和电子等领域具有广阔的应用前 景。但镁的化学性质活泼,导致镁及其合金极易被 腐蚀,使镁合金的应用受到很大的限制。随着镁合 金工业的发展及镁合金应用领域的不断拓展,其防 腐蚀问题越来越受到重视。目前,提高镁合金防腐 蚀性能的手段主要有两种:其一是添加不同的合金 元素…;其二是运用各种表面改性技术。第一种 方法虽然可在一定程度上提高镁合金的防腐蚀能 力,但因镁的标准电位(一2.37 V)极低,在环境介 质中耐腐蚀的能力难以达到作为结构材料的耐腐 蚀要求。因此,第二种方法是当前镁合金防腐蚀处 理的研究重点,目前人们已开发出多种镁合金表面 处理技术,如:电镀、化学转化膜、热喷涂等旧’3 o。 镁的化学性质活泼,其合金的表面处理十分困难, 目前还没有适用于所有镁合金的技术,也没有一种 方法的防护效果能够接近其他金属制件。转化膜 结合涂装的技术成本低廉,工艺简单。为了探索更 具实用性的工艺,本工作采用磷化的方法在 Az31D镁合金表面获得一层化学转化膜,以增加 基体与有机涂层的结合力及其防腐蚀能力。
化,一个月后膜的颜色微有变化,蓝色减弱,灰色增 强。但膜层表面没有明显的腐蚀产物,可能是晶体 失去少量结晶水的缘故,而且磷化膜与涂层的结合 力没有降低。 2.3.2耐盐水性
具体方法是在室温下将3%Nacl溶液滴在膜
挺叫偶秒
的表面。NaCl溶液滴在有磷化膜的表面时,前30 s并无明显析气现象发生,之后开始逐渐出现很小 的气泡,而没有膜的基体镁合金一遇到盐水便有明
范围,并确定较佳磷化工艺条件如下:
氧化锌
1~2 g/L
磷酸
3~5 mL/L
氟化钠
O.2~0.4 g/L
钼酸铵
0.2~1.0 g/L
十二烷基磺酸盐
O.1~0.2 g/L
酒石酸
O.1~0.5 g/L
铁粉
0.1~0.3 g/L
pH值
2.5~4.O
温度
25~60℃
处理方式
浸渍
1.2.6纯水洗
由于处理溶液是酸性而膜本身是多孔的,少量
1.2.1基本工艺流程
表面打磨整平_÷水洗_÷脱脂_水洗_去氧化皮
_水洗叶表面调整—磷化处理_纯水洗_÷干燥老化
_晾置30 min以上在显微镜下观察_(部分样品)
按不同要求进行涂装一干燥成膜_÷晾置1 d_÷性能 检测。以上所有前处理液均用1 000 mL烧杯盛装。
1.2.2脱脂
采用碱性化学脱脂溶液,为避免基体的过腐
蚀,溶液温度不宜过高,处理时间不宜过长,可在工
件轻轻搅动下处理5 s。碱液清洗配方(质量分
数)与工艺如下:
氢氧化钠
1.0%一2.0%
硅酸钠
0.5%~1.0%
碳酸钠
0.5%~1.0%
0P.10
0.1%~0.3%
处理温度 处理时间
常温
3—5 s
处理方式
浸洗
1.2.3去氧化皮
采用含硫酸2%与含磷酸5%的混合酸溶液进
清漆涂层三种涂层的涂装。
2试验结果
2.2膜的结构分析
图1是所制膜的显微照片。从图1中可以看
出,膜表面均由5~10岬的有棱颗粒组成,晶粒大
小比较均匀。颗粒间紧密堆垛,局部有微小孔隙,在 显微镜下转化膜呈灰黑色,间隙为白色。
图l所制膜的显微照片200×
2.3膜的性能检测
2.3.1 室内放置 将磷化膜样品在室内放置,一周内没有明显变
镁合金磷化工艺及磷化膜性能的研究
兰伟1,何红林2,张丁非3,唐辉4,邱会东1,周安若1,孙建春1 (1.重庆科技学院冶金与材料学院,重庆400050;2.重庆宗申摩托集团机车涂装部,重庆400052;
3.重庆大学,重庆400044;4.重庆富地化工有限公司,重庆400050)
[摘要] 为了有效提高镁合金表面涂层的防护能力,研制了特定的配方体系对Az31D镁合金 基体进行磷化处理,并进行涂装和性能检测试验。结果表明,该配方体系能制备出表观均匀、细致的 磷化膜,金相显示其晶粒均匀。该磷化膜与有机涂层的结合力牢固,用划格法测定膜与环氧涂层甚至 与丙烯酸涂层的附着力均能达到1级,而没有磷化膜的金属基体与丙烯酸涂层的附着力仅能达到2 级。通过48 h中性盐雾试验表明,有磷化膜的涂层比没有磷化膜的涂层的耐腐蚀性能有所提高。
镁合金磷化工艺及磷化膜性能的研究
行处理。
1.2.4表面调整
本工艺采用的表调液为胶体钛盐,浓度0.1%,
用纯水配制,浸渍时间为30~60 s。 1.2.5磷化
研究发现,以磷酸二氢锌盐为主要成分HJ,以
钼酸铵为主要促进剂的体系,通过辅助材料配方的
调整可以得到较好的膜层。综合考虑各种成分对
成膜过程和膜性能的影响,选择了比较合适的工艺
3.朱祖芳 有色金属的耐腐蚀性能及其应用 1995 4.Hanawalt J D;Nelson C E;Peloubet J A Corrosion studies of magnesium and its alloy 1942
引证文献(5条)
1.刘亮.黄晓梅.王艳艳 镁-锂合金酸洗工艺的研究[期刊论文]-电镀与环保 2010(1) 2.杨黎晖.姜巍巍.李峻青.张密林 镁锂合金化学转化膜层的研究[期刊论文]-电镀与涂饰 2008(6) 3.刘超锋.王力臻.谷书华 变形镁合金表面改性的新技术[期刊论文]-塑性工程学报 2007(6) 4.兰伟.王第一.陈亮朝 镁合金磷酸盐转化膜的研究现状[期刊论文]-材料导报 2007(z2) 5.陈亮朝.兰伟.余波.李小文.葛炳延.王第一 镁合金磷化与电泳涂装工艺研究[期刊论文]-表面技术 2006(6)
[收稿日期]2005—12—12 [基金项目]重庆市科委自然科学基金资助项目
(CsTC2005BB4174)
万方数据
1试验器材与方法
1.1主要器材及型号
Az31D镁合金,1 000 mL烧杯,分析天平, 101—1型干燥箱,喷漆室,)(JP一6A型金相显微镜, FQY025型盐雾试验箱。
1.Hale Waihona Puke Baidu试验方法
溶液的残留也会对膜的耐腐蚀性有极大的影响。
通过纯水洗涤,表面几乎没有气泡产生,膜层的耐
腐蚀性得到了提高。
1.2.7干燥老化
实践证明,经120℃以下的热风干燥老化后,
磷化膜层的力学性能和耐自然大气破坏的性能明
显提高。
1.2.8涂装
部分样品要进行涂装,包括环氧涂料涂层、丙
烯酸透明清漆涂层、环氧涂料涂层再加丙烯酸透明
参考文献(4条) 1.Freeman D B Phosphating and Metal Pre-treatment 1986
2.金华兰;危仁杰;扬湘杰 ZM5镁合金的化学表面处理[期刊论文]-轻合金加工技术 2004(10)
表2涂层48 h中性盐雾试验
项目
切口最大腐蚀宽度/mm
无磷化膜的样品
2.5
有磷化膜的样品
2.O
3 结论
(1)用钼酸铵促进的锌系磷酸盐溶液体系能 够在Az31D镁合金表面形成外观均匀、细致、结合 牢固的磷化膜;
(2)磷化膜可以提高Az31D镁合金基体与有
机涂层的结合力; (3)磷化膜可以提高Az31D镁合金基体的防
由表1可以看出:经过磷化的基体比未经过磷 化的基体在与丙烯酸涂料涂层的结合力方面有明 显的提高;而在与环氧涂料涂层的附着力方面没有 明显的差异。而用单面刀片对环氧涂层进行剥离 试验,发现没有磷化的镁合金基体上的涂层更容易 剥离,磷化膜明显降低了涂层的可剥性,说明磷化 膜也能够增加镁合金与环氧涂层的结合力。
Inst Mining Met Eng,1942,147:273.
[2]朱祖芳.有色金属的耐腐蚀性能及其应用[M].北
京:化学工业出版社,1995:6l一74.
[3]金华兰,危仁杰,扬湘杰.zM5镁合金的化学表面
处理[J].轻合金加工技术,2004,32(10):27—30.
[4]
Freeman D B.Phosphating and Metal Pre—treatment
腐蚀能力; (4)磷化膜外面的有机涂层仍然是保护镁合
金基材的主体,其品种和配套性的选择决定着镁合 金产品的防腐蚀性能和其他表面性能。
[ 参考文献 ]
[1] Hanawalt J D,Nelson c E,Peloubet J A.con.osion
studies of magnesium and its alloy[J]. Tmns Am
[M]. woodhead.Faulkner:cambridge Inassociaton
with Pyrene Chemical Services“mited,1986.
[编辑:段金弟]
万方数据
镁合金磷化工艺及磷化膜性能的研究
作者: 作者单位:
刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数:
兰伟, 何红林, 张丁非, 唐辉, 邱会东, 周安若, 孙建春, LAN Wei, HE Hong-lin , ZHANG Ding-hui, TANG Hui, QIU Hui-dong, ZHOU An-ruo, SUN Jian-chun 兰伟,邱会东,周安若,孙建春,TANG Hui,QIU Hui-dong,ZHOU An-ruo,SUN Jian-chun(重庆科 技学院冶金与材料学院,重庆,400050), 何红林,LAN Wei(重庆宗申摩托集团机车涂装部,重 庆,400052), 张丁非,HE Hong-lin(重庆大学,重庆,400044), 唐辉,ZHANG Ding-hui(重庆 富地化工有限公司,重庆,400050)
显的气泡产生。
2.3.3与有机涂层的结合力
No⑦前Ⅵ洫游∽o眺潞Ⅵ浩
将有膜的和无膜的镁合金样品均分别喷涂上 环氧涂料和丙烯酸透明涂料,涂层厚度20~25
¨m。表1为通过划格法(GB/T 9286—1998)检测 的涂层附着力结果。
表1划格法测定镁合金表面涂层的附着力
2.1过程现象
磷化开始的时候反应比较剧烈,析氢严重,1 min后逐渐减慢,5 min后膜层基本覆盖基材完毕, 磷化膜成微蓝的灰色。反应12 min后表面逐渐开 始长出纵向结晶颗粒,这将破坏表面的平整度和光 滑性,同时膜的灰色也逐渐加深,1 h后析氢停止, 表面有明显的白色结晶颗粒。
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_clbh200605019.aspx
万方数据
6l
镁合金磷化工艺及磷化膜性能的研究
2.3.4对涂层耐腐蚀性能的影响 将有磷化膜和无磷化膜的镁合金样品直接进行
24 h的中性盐雾试验,发现磷化膜对镁合金基体的 耐盐雾性几乎没有任何提高,有磷化膜的样品和无 磷化膜的样品其腐蚀面积都在80%以上。有涂层 (用20—25斗m环氧涂层做底层,20~25斗m丙烯酸 涂层做面层制备样品)时,经过48 h的中性盐雾试 验(见表2)发现,试样的耐盐雾性有所提高。
[关键词] 镁合金;磷化工艺;磷化膜;耐腐蚀性能 [中图分类号]TGl78 [文献标识码]A [文章编号]1001—1560(2006)05—0060—03
O前言
镁合金具有密度小、比强度高和减震性好等特 点,在航空、汽车和电子等领域具有广阔的应用前 景。但镁的化学性质活泼,导致镁及其合金极易被 腐蚀,使镁合金的应用受到很大的限制。随着镁合 金工业的发展及镁合金应用领域的不断拓展,其防 腐蚀问题越来越受到重视。目前,提高镁合金防腐 蚀性能的手段主要有两种:其一是添加不同的合金 元素…;其二是运用各种表面改性技术。第一种 方法虽然可在一定程度上提高镁合金的防腐蚀能 力,但因镁的标准电位(一2.37 V)极低,在环境介 质中耐腐蚀的能力难以达到作为结构材料的耐腐 蚀要求。因此,第二种方法是当前镁合金防腐蚀处 理的研究重点,目前人们已开发出多种镁合金表面 处理技术,如:电镀、化学转化膜、热喷涂等旧’3 o。 镁的化学性质活泼,其合金的表面处理十分困难, 目前还没有适用于所有镁合金的技术,也没有一种 方法的防护效果能够接近其他金属制件。转化膜 结合涂装的技术成本低廉,工艺简单。为了探索更 具实用性的工艺,本工作采用磷化的方法在 Az31D镁合金表面获得一层化学转化膜,以增加 基体与有机涂层的结合力及其防腐蚀能力。
化,一个月后膜的颜色微有变化,蓝色减弱,灰色增 强。但膜层表面没有明显的腐蚀产物,可能是晶体 失去少量结晶水的缘故,而且磷化膜与涂层的结合 力没有降低。 2.3.2耐盐水性
具体方法是在室温下将3%Nacl溶液滴在膜
挺叫偶秒
的表面。NaCl溶液滴在有磷化膜的表面时,前30 s并无明显析气现象发生,之后开始逐渐出现很小 的气泡,而没有膜的基体镁合金一遇到盐水便有明
范围,并确定较佳磷化工艺条件如下:
氧化锌
1~2 g/L
磷酸
3~5 mL/L
氟化钠
O.2~0.4 g/L
钼酸铵
0.2~1.0 g/L
十二烷基磺酸盐
O.1~0.2 g/L
酒石酸
O.1~0.5 g/L
铁粉
0.1~0.3 g/L
pH值
2.5~4.O
温度
25~60℃
处理方式
浸渍
1.2.6纯水洗
由于处理溶液是酸性而膜本身是多孔的,少量
1.2.1基本工艺流程
表面打磨整平_÷水洗_÷脱脂_水洗_去氧化皮
_水洗叶表面调整—磷化处理_纯水洗_÷干燥老化
_晾置30 min以上在显微镜下观察_(部分样品)
按不同要求进行涂装一干燥成膜_÷晾置1 d_÷性能 检测。以上所有前处理液均用1 000 mL烧杯盛装。
1.2.2脱脂
采用碱性化学脱脂溶液,为避免基体的过腐
蚀,溶液温度不宜过高,处理时间不宜过长,可在工
件轻轻搅动下处理5 s。碱液清洗配方(质量分
数)与工艺如下:
氢氧化钠
1.0%一2.0%
硅酸钠
0.5%~1.0%
碳酸钠
0.5%~1.0%
0P.10
0.1%~0.3%
处理温度 处理时间
常温
3—5 s
处理方式
浸洗
1.2.3去氧化皮
采用含硫酸2%与含磷酸5%的混合酸溶液进
清漆涂层三种涂层的涂装。
2试验结果
2.2膜的结构分析
图1是所制膜的显微照片。从图1中可以看
出,膜表面均由5~10岬的有棱颗粒组成,晶粒大
小比较均匀。颗粒间紧密堆垛,局部有微小孔隙,在 显微镜下转化膜呈灰黑色,间隙为白色。
图l所制膜的显微照片200×
2.3膜的性能检测
2.3.1 室内放置 将磷化膜样品在室内放置,一周内没有明显变
镁合金磷化工艺及磷化膜性能的研究
兰伟1,何红林2,张丁非3,唐辉4,邱会东1,周安若1,孙建春1 (1.重庆科技学院冶金与材料学院,重庆400050;2.重庆宗申摩托集团机车涂装部,重庆400052;
3.重庆大学,重庆400044;4.重庆富地化工有限公司,重庆400050)
[摘要] 为了有效提高镁合金表面涂层的防护能力,研制了特定的配方体系对Az31D镁合金 基体进行磷化处理,并进行涂装和性能检测试验。结果表明,该配方体系能制备出表观均匀、细致的 磷化膜,金相显示其晶粒均匀。该磷化膜与有机涂层的结合力牢固,用划格法测定膜与环氧涂层甚至 与丙烯酸涂层的附着力均能达到1级,而没有磷化膜的金属基体与丙烯酸涂层的附着力仅能达到2 级。通过48 h中性盐雾试验表明,有磷化膜的涂层比没有磷化膜的涂层的耐腐蚀性能有所提高。
镁合金磷化工艺及磷化膜性能的研究
行处理。
1.2.4表面调整
本工艺采用的表调液为胶体钛盐,浓度0.1%,
用纯水配制,浸渍时间为30~60 s。 1.2.5磷化
研究发现,以磷酸二氢锌盐为主要成分HJ,以
钼酸铵为主要促进剂的体系,通过辅助材料配方的
调整可以得到较好的膜层。综合考虑各种成分对
成膜过程和膜性能的影响,选择了比较合适的工艺
3.朱祖芳 有色金属的耐腐蚀性能及其应用 1995 4.Hanawalt J D;Nelson C E;Peloubet J A Corrosion studies of magnesium and its alloy 1942
引证文献(5条)
1.刘亮.黄晓梅.王艳艳 镁-锂合金酸洗工艺的研究[期刊论文]-电镀与环保 2010(1) 2.杨黎晖.姜巍巍.李峻青.张密林 镁锂合金化学转化膜层的研究[期刊论文]-电镀与涂饰 2008(6) 3.刘超锋.王力臻.谷书华 变形镁合金表面改性的新技术[期刊论文]-塑性工程学报 2007(6) 4.兰伟.王第一.陈亮朝 镁合金磷酸盐转化膜的研究现状[期刊论文]-材料导报 2007(z2) 5.陈亮朝.兰伟.余波.李小文.葛炳延.王第一 镁合金磷化与电泳涂装工艺研究[期刊论文]-表面技术 2006(6)
[收稿日期]2005—12—12 [基金项目]重庆市科委自然科学基金资助项目
(CsTC2005BB4174)
万方数据
1试验器材与方法
1.1主要器材及型号
Az31D镁合金,1 000 mL烧杯,分析天平, 101—1型干燥箱,喷漆室,)(JP一6A型金相显微镜, FQY025型盐雾试验箱。
1.Hale Waihona Puke Baidu试验方法
溶液的残留也会对膜的耐腐蚀性有极大的影响。
通过纯水洗涤,表面几乎没有气泡产生,膜层的耐
腐蚀性得到了提高。
1.2.7干燥老化
实践证明,经120℃以下的热风干燥老化后,
磷化膜层的力学性能和耐自然大气破坏的性能明
显提高。
1.2.8涂装
部分样品要进行涂装,包括环氧涂料涂层、丙
烯酸透明清漆涂层、环氧涂料涂层再加丙烯酸透明