镁合金锰系磷酸盐转化膜改进研究

论文摘要

耐蚀性差是限制镁合金广泛应用的关键因素之一,化学转化处理是提高和改善镁合金耐蚀性的一种有效方法。本文提出了一种有效的改善镁合金锰系转化膜膜层性能的方法；研究了转化膜溶液在处理过程中锰离子的消耗规律,并研究和分析了转化膜处理过程中耐蚀性和膜层微观形貌等的变化情况；开发了一种适合于AZ91D压铸镁合金的钡系磷酸盐转化膜,确定了处理溶液中添加物质的浓度和最佳工艺条件,并研究了工艺参数对膜层性能的影响；针对镁合金焊接件,提出了一种局部微弧氧化的防护方法,并研究了焊接头区域在氧化前后的腐蚀情况。钙离子加入到溶液中以后,当Ca(NO3)2浓度大于2g/L后,膜层粗糙度较未添加前有所降低,膜层表面组织变得平整,膜层裂纹变得窄小；Ca(NO3)2浓度为5g/L时,膜层的耐蚀性最好。XPS结果表明,膜层主要由Mn、P、O、Mg、Ca和Al元素组成,钙离子在膜层中以CaCO3、CaO和一种无定形态磷酸钙盐存在。随着处理面积的增加,处理液中锰离子浓度线性减少；在处理面积小于100 dm2/L时,膜层耐蚀性变化范围不大；当处理面积达到100 dm2/L后,膜层表面微观裂纹变得较深较宽。AZ91D镁合金钡系磷酸盐转化膜成膜溶液中,Ba(NO3)2、Mn(NO3)2和NH4H2PO4的最佳配比为25g/L、15ml/L和20 g/L,其工艺条件为处理时间范围25到30 min、温度范围50到70℃和pH值范围2.35到3.0；膜层的耐蚀性好于锰系磷酸盐转化膜；膜层由Ba、P、O、Mg、Zn、Mn和Al等元素组成。AZ31镁合金板进行TIG焊接后,对焊缝区域和基体单独评价时,耐蚀性相当；焊接头的全浸实验后,焊缝区腐蚀较为严重；局部氧化获得涂层的耐蚀性低于溶液中氧化涂层；经过局部氧化后,焊缝区的耐蚀性优于基体,整体浸泡后,热影响区附近涂层容易破坏。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 镁合金的特点
• 1.1.1 镁合金的特点和存在形式
• 1.1.2 原镁制备方法
• 1.1.3 镁合金的分类
• 1.2 镁合金的应用和发展现状
• 1.2.1 金属镁的一般应用
• 1.2.2 镁合金的应用现状
• 1.3 镁合金的加工
• 1.3.1 镁合金的成形
• 1.3.2 镁合金的焊接
• 1.4 镁合金的腐蚀与防护措施
• 1.4.1 镁合金的腐蚀
• 1.4.2 镁合金的腐蚀防护
• 1.5 课题背景及本论文工作
• 第2章 实验材料与方法
• 2.1 实验材料的选择
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 钙离子添加浓度的确定
• 2.2.2 全浸实验
• 2.2.3 表面形貌观察
• 2.2.4 膜成分分析
• 2.2.5 电化学测试
• 2.2.6 溶液中锰离子浓度分析方法
• 2.2.7 膜层粗糙度测定
• 2.2.8 金相观察实验
• 第3章 镁合金转化膜改进工艺研究
• 3.1.实验方法
• 3.2.实验结果和讨论
• 3.2.1 钙离子对成膜前后增重和粗糙度的影响
• 3.2.2 钙离子对膜层耐蚀性的影响
• 3.2.3 钙离子对膜层微观组织的影响
• 3.2.4 膜层的成分及存在形式
• 3.3.小结
• 第4章 转化膜溶液物质消耗规律研究
• 4.1 实验方法
• 4.2 实验结果和讨论
• 4.2.1 溶液中锰离子的消耗规律
• 4.2.2 成膜增重随处理面积的变化情况
• 4.2.3 膜层耐蚀性的变化情况
• 4.2.5 微观组织的变化
• 4.3 小结
• 第5章 AZ91D镁合金钡盐转化膜研究
• 5.1 实验方法
• 5.2 实验结果和讨论
• 5.2.1 正交实验结果
• 5.2.2 pH值、温度和成膜时间对膜层性能的影响
• 5.2.3 全浸实验
• 5.2.4 转化膜成分分析
• 5.3 小结
• 第6章 AZ31镁合金焊接头腐蚀评价和局部氧化工艺研究
• 6.1 实验材料和方法
• 6.2 实验结果和讨论
• 6.2.1 焊接头腐蚀评价
• 6.2.2 局部氧化
• 6.3 小结
• 第7章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 个人简历