AZ31B镁合金磷化工艺研究

流密度分别 下降了 2个 数量级和 5个数量级, 腐蚀 电位分别 正
向移动了 702mV 及 860mV, 且磷化膜的极化电阻 亦有了极大 的 增加。但随着磷化时间的 进一步 增加, 磷化膜 的防腐 性能有 所 降低, 磷化时间为 8m in的磷 化膜相 比于 5m in的 磷化膜 的腐 蚀 电流密度增加了 1个数量级。
表 3 不同磷化时间 AZ 31B 磷化膜的 E corr、icorr和 R p T ab le 3 E corr, icorr and R p of ph osph ate film s on the AZ 31B a t different tim es
磷化时间 /m in 0. 5
腐蚀电位 E co rr /mV - 1 376
我们分析产生 这种 现象的 原因 与磷化 膜在 AZ31B 镁合 金 表面的形成历程有关, 磷化时间较短时, 镁合金表面还没有被 磷 化膜所完全覆盖, 所形成的磷化膜也较薄, 因此磷化膜的防腐 性
能不佳。随着磷化时间的 相应增 加, 镁 合金表 面完全 被磷化 膜 所覆盖, 将形成 较为均匀致密的磷化膜, 因此磷化膜的防腐性 能 相应增加, 并在磷化时间为 5m in达到最佳的防腐性能。但当 磷 化时间过长时, 磷化液中游离的酸根离子将使磷化膜发生溶解,
Cu
N i Mg
0. 001 1 0. 000 84 余量
表 2 锌系磷化液配方 Table 2 The formulation of phospha ting bath
成分 85% 磷酸 氧化锌 硝酸锌 柠檬酸 亚硝酸钠 氟化钠
含量 / ( g L- 1 ) 30~ 40 5~ 8 4~ 6 2~ 4 2~ 3 2~ 3
致使磷化膜疏松多孔, 防腐性能下降 [ 6] 。
2. 2 磷化温度的影响
图 2为在磷化时间为 5m in, 磷化 温度分别为 30、40、50 条 件下磷化 的 A Z31B镁 合金 在 3. 5% N aC l溶液 中的 T a fel曲线。 表 4为由 T a fel曲线计算的不同磷 化温度的 AZ31B镁 合金磷 化
2 结果与讨论
2. 1 磷化时间的影响
图 1是 在 磷化 温度 为 50 , 磷 化时 间分 别为 0. 5、1、3、5、 8m in条件下 磷 化 后 的 AZ31B 镁 合 金 在 3. 5% N aC l溶 液 中 的
T a fel曲线。表 3为由 T a fel曲线计 算的不 同磷化 时间的 AZ31B 镁合金磷化 膜在 3. 5% N aC l溶液 中的 腐蚀电 位 ( E corr )、腐蚀 电 流密度 ( icorr )和极化电阻 ( Rp )。从中 可以看出, 开始 时, 随 着磷 化时间的增加, AZ31B镁合金磷化膜的防腐性 能随之增加, 磷化 时 间为 3m in、5m in的磷 化 膜相 比于 0. 5m in的磷 化 膜的 腐蚀 电
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高焕方等 AZ31B镁合金磷化工艺研究
表 1 AZ 31B 镁合金的化学成分 T able 1 T he chem ical com po sitions of the AZ31B m agnesium a lloy
元素 A l Zn M n S i
Fe
质量分 数 /% 2. 91 0. 85 0. 4 0. 21 0. 001 5
级, 腐蚀电位正向移动了 588mV, 即磷化膜可提高环氧涂层在 AZ31B镁合金表面的防腐性能。
[ 关键词 ] 磷化; 镁合金; 防腐; 极化曲线; 环氧涂层
[ 中图分类号 ] TG 174. 451
[文献标识码 ] A
[文章编号 ] 1001- 3660( 2008) 04- 0037- 02
Study on Phosphate Process for AZ31B M agnesium A lloy
2. M ater ia ls Science and Eng ineering Co llege, Chongqing U niversity, Chongq ing 400030, Ch ina; 3. The N atural Env ironm ental T est and Research C enter of COST IND, Chongq ing 400039, China) [ Ab strac t] T he antico rrosive perform ance of bare AZ31B m agnesium a lloy at d ifferent phosphating t im es and d i-f ferent phosphating tem perature w as stud ied by T a fe,l and the effect of the exsited phosphat ing film on anticorrosion of epoxy coatings on the AZ31B w as studied. Resu lts ind icate that the phosphat ing tim es and phosphating temperature are obvious influence on the antico rrosive perform ance of AZ31B m agnesium alloy, the best phosphat ing t im es is 5m in and the best phosphat ing tem perature is 50 . T he co rrosion current density of the phosphate fiim is leas,t the corrosion poten tial sh ift positively, and the polarization resistance is m ost at the best conditions. T he corrosion current density o f the epoxy coating on AZ31B m agnesium a lloy dec lines three orders o f m agn itude, and the co rrosion potentials shifte posit ive ly 588mV because o f the phosphate f ilm. In other words, the phosphate film can im prove the anticorrosive perform ance o f the epoxy coatings on AZ31B m agnesium alloy. [ Key w ord s] Phosphat ing; M agnesium alloy; A nticorrosion; Po larizat ion carre; Epoxy coating
GAO Huan-fang1, 2, ZHAO Chun-xue1, LUO T ian-yuan3, LI Cong1 ( 1. Schoo l o f Chem istry and B io log ical Eng ineering, Chongqing Inst itute o f T echno logy, Chongq ing 400050, Ch ina;
[ 收稿日期 ] 2008- 05 - 19 [ 基金项目 ] 重庆市教育委员会科学技术研究资助项目 ( K J070601) [ 作者简介 ] 高焕方 ( 1973- ), 男, 辽宁铁 岭人, 副 教授, 在 读博士, 长期 从事特种涂料及金属材料腐蚀防护的研究工作。
进一步提高涂层的防 腐性能。因 此, 国 内外对 镁合金 表面磷 化 处理进行了 大量 的研 究 [ 1-5] 。本文 应用 T afel曲 线分 析方 法 对 AZ 31B镁合金经不同 磷化时间及不同磷化温度磷化后的防腐性 能进行了研究, 此外还研究了磷化膜的存 在对 A Z31B 镁合金 表 面环氧涂层防腐性能的影响。
1 试验部分
1. 1 磷化膜的制备
试样为 50mm 30mm 3mm 的 A Z31B镁合金, 化学成分 见 表 1。首先, 在 60 、10% 的氢氧化钠溶液中对 试样进行除油 脱 脂, 再 用蒸馏水洗净, 最后在磷化液中进行磷化。锌系磷化液 配 方见表 2, 磷化液的 pH 值为 2. 8, 磷化时 间为 0. 5~ 8m in, 磷 化 温度为 25~ 50 , 磷化后的试样用热风 吹干, 待用。
腐蚀电流密度 icorr / ( A cm - 2 )
40. 21
极化电阻
Biblioteka BaiduRp /(
cm2 )
976
1. 0
- 1 502
1. 157
3. 0
- 674
0. 175
5. 0
- 516
1. 154 10- 4
8. 0
- 759
3. 685 10- 3
3. 15 104 2. 36 105 3. 77 108 1. 96 107
0引 言
镁合金是实际应用中最轻 的金属结构材料, 具有比重小, 比 强度、比刚度高, 阻尼 性、切 削加工 性、铸 造性能 好等优 点, 在汽 车、机械、航空航天 领域以及 便携式电子 仪表、计算机等领 域得 到日益广泛的应用。但镁合金极差的耐 蚀性成为制约其发挥结 构性能优势的一个 主要因 素。目前, 在镁合 金表面 进行涂 层设 计被认为是最简单、最经济的镁合金防腐措施, 且在涂装之前对 镁合金进行磷化处理 不但可提 高涂层 与基材的 附着力, 而 且可
膜在 3. 5% N aC l溶液中的腐 蚀电位 ( E corr )、腐 蚀电流密 度 ( icorr ) 和极化电阻 ( Rp )。从中可以看出: 随着 磷化温度的增加, A Z31B 镁合金磷化膜的防腐性能随之增加, 磷化温度为 40 及 50 的
图 1 A Z31B 镁合金 ( 不同磷化时间 ) 的 Tafel曲线 F igure 1 Tafel cu rves of the phosphate fi lm on th e A Z31B magnesium alloy at d ifferent t im es
3. 国防科技工业自然环境试验研究中心, 重庆 400039)
[ 摘 要 ] 应用 T a fel极化曲线分析方法, 对在不同磷化时间及 不同磷化 温度条件下 磷化的 A Z31B镁合 金的防腐性 能进行 了
研究, 此外还研究了磷化膜的存在对 A Z31B 镁合金表面环氧涂层防腐 性能的影 响。研究结 果表明: 磷化 时间及 磷化温 度对 A Z31B
1. 2 涂层制备
将自制的环氧 涂料 按工艺 要求 喷涂于 A Z31B 镁合 金裸 板 及磷化板上, 制备相同漆膜厚 度的试 样, 在 80 下 30m in烘干, 待用。
1. 3 防腐性能测试
利用自制电解池 将试样与 3. 5% (质量 分数 )的 N aC l溶液 连通, 放置 30m in。采用 CH I604C 型电化学工作站, 以铂片 电极 为对电极, 饱和甘汞电极 ( SCE )为参比电极, 镁 合金磷化试 样为 工作电 极。以 10mV /s 的 扫 描 速 率, 以 自 腐 蚀 电 位 为 基 点 从 - 300mV 扫到 + 300mV, 测试 试样在 3. 5% N aC l溶 液中 的 T a fel 曲线。
第 37卷 第 4期 2008年 8月 V o.l 37 No. 4 A ug. 2008
表面技术
SURFACE TECHNOLOGY
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工艺研究
AZ31B 镁合金磷化工艺研究
高焕方 1, 2, 赵春雪 1, 罗天元 3, 李聪 1 ( 1. 重庆工学院化学与生物工程学院, 重庆 400050; 2. 重庆大学材料科学与工程学院, 重庆 400030;
镁合金磷化膜的防腐 性能有较大影响, 其最 佳磷化 时间为 5m in, 最 佳磷化 温度为 50 。在最佳 条件下, 磷化 膜的腐 蚀电流 密度 最
小, 腐蚀电位明显正移, 且极化 电阻最大。此外, 磷化膜的 存在使 环氧涂 层在 AZ31B镁 合金 表面的 腐蚀 电流 密度下 降了 3 个数 量