镁合金锌系复合磷化膜成膜机理、微观结构及性能的研究

论文摘要

目前国内外镁合金磷化的研究存在的共性问题是:1、只限于工艺和性能的研究而未对膜层组分进行详尽分析;2、有些关于成膜机理的研究,由于没有准确地确定复合磷化膜的化学组成,所以无法确定成膜过程中发生的化学反应,也就不能准确的掌握成膜过程的本质;3、目前研究获得的镁合金的磷化膜的显微组织都较粗大,而且膜层内部有裂纹。或者膜层没有完全覆盖镁合金基体表面。基于上述背景,本项目工作的研究工作包括:制备出了的结晶有序的、致密、无裂纹、完整的锌系磷化膜。磷化膜由磷酸盐和20-30nm单质锌微粒组成。研究了镁合金复合磷化膜的表面形貌和相组成。研究了镁合金磷化膜的初始沉积机制,通过在基础磷化液中引入缓蚀剂、去极化剂等改变磷化膜的沉积位置,提高磷化晶核的成核率。这些添加剂中含有活性基团,可吸附在镁合金表面,不但使阳极区有较大部分“封锁”,而且使封锁的区域变为微阴极区,使得阴阳极面积比增大,故成膜速度加快,溶解速度降低。同时也使膜层更加均匀、致密。在大量试验的基础上提出了镁合金磷化的“化学-电化学”联合成膜机理。提出了纳米锌微粒的形成机理。得出了镁合金磷化的化学和电化学反应式和磷化反应模型。该理论可以指导制备新的镁合金复合磷化膜。研究了成膜参数（添加剂成分、成膜温度及pH值等）对磷化膜性能的影响,得出了镁合金磷化的最佳工艺参数。磷化液pH值在2.15-2.5范围内可得到致密均匀的磷化膜。磷化液中复合促进剂的协同作用使磷化成膜时间从55分钟降低到4-5分钟。研究了钼酸盐在低碳钢磷化、铸铁磷化和镁合金磷化中的作用。在不同的溶液体系中,钼酸盐对金属或合金的作用机理也不同。钼酸钠与磷酸盐复配对金属材料有协同缓蚀作用。在AZ91D镁合金表面上制备了均匀细致的灰色钼酸盐复合磷化膜。结果表明,磷化液中钼酸钠的加入增加了磷化膜中单质锌的含量,并使磷化膜组织更加细致而且无裂纹。当磷化液中的钼酸钠含量为1.5g/L时,磷化膜的结晶最致密,单质锌的

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 镁合金的发展和应用
• 1.2 镁合金腐蚀的影响因素
• 1.2.1 单质镁的不稳定性
• 1.2.2 镁合金的第二相和杂质
• 1.2.3 环境因素
• 1.2.4 镁合金的自然氧化膜
• 1.2.5 镁合金的负差数效应
• 1.3 镁合金的表面防护层
• 1.3.1 金属镀层
• 1.3.1.1 化学镀层
• 1.3.1.2 电镀层
• 1.3.2 有机涂层
• 1.3.3 转化膜
• 1.4 钢铁、镀锌钢板及铝合金磷化机理的研究进展
• 1.4.1 钢铁的磷化机理
• 1.4.2 镀锌钢板和铝合金的磷化机理
• 1.5 背景及本文的研究工作
• 1.6 参考文献
• 第二章 技术方案、试验材料、工艺和研究方法
• 2.1 技术方案
• 2.2 试验材料、工艺
• 2.2.1 基体材料
• 2.2.2 工艺流程
• 2.2.3 溶液成分及工艺规范
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 显微组织观察和分析
• 2.3.2 膜重的测量
• 2.3.3 厚度的测量
• 2.3.4 孔隙率的测试
• 2.3.5 腐蚀性能测定方法
• 2.3.5.1 镁合金磷化膜的点滴腐蚀试验
• 2.3.5.2 盐雾试验
• 2.3.5.3 全浸腐蚀试验
• 2.3.5.4 阳极极化曲线
• 2.3.6 镁合金磷化膜成膜机理的研究方法
• 2.4 参考文献
• 第三章 镁合金锌系复合磷化膜成膜机理和微观结构
• 3.1 镁合金基体和镁合金锌系复合磷化膜的微观结构
• 3.1.1 AZ91D 压铸镁合金基体的微观结构
• 3.1.2 镁合金锌系磷化膜的微观结构
• 3.1.3 磷化液中添加剂的作用机理
• 3.2 镁合金锌系复合磷化膜的初始沉积机制
• 3.3 镁合金锌系复合磷化膜的生长过程
• 3.3.1 氯酸盐复合磷化膜的生长过程
• 3.3.2 稀土铈复合磷化膜的生长过程
• 3.4 镁合金磷化反应动力学
• 3.5 镁合金锌系复合磷化膜退除后的微观结构
• 3.6 本章小结
• 3.7 参考文献
• 第四章 镁合金复合磷化膜的影响因素
• 4.1 磷化温度的影响
• 4.1.1 磷化温度的作用机理
• 4.1.2 硝酸钠/亚硝酸钠促进剂对磷化温度的影响
• 4.1.3 稀土铈对磷化温度的影响
• 4.2 磷化液pH 值的影响
• 4.2.1 磷化液pH 值对磷化膜微观结构的影响
• 4.2.2 磷化液pH 值对磷化膜膜重的影响
• 4.3 磷化液中促进剂的影响
• 4.3.1 硝酸钠/亚硝酸钠复合促进剂的影响
• 4.3.2 硝酸钠/间硝基苯磺酸钠复合促进剂的影响
• 4.4 金属离子对镁合金锌系复合磷化膜表面形貌的影响
• 4.5 本章小结
• 4.6 参考文献
• 第五章 钼酸盐在金属磷化中的作用
• 5.1 引言
• 5.2 钢铁的钼酸盐复合磷化膜
• 5.2.1 试验目的
• 5.2.2 试验方法及基础工艺
• 5.2.3 催化剂试验结果
• 5.2.4 磷化液中钼酸盐含量的影响
• 5.2.5 钢铁钼酸盐复合磷化膜的结晶组织及反应机理
• 5.2.6 钢铁上转化膜的耐蚀性
• 5.3 铸铁的钼酸盐复合磷化膜
• 5.3.1 试验材料和溶液
• 5.3.2 铸铁钼酸盐复合磷化膜的表面形貌
• 5.3.3 铸铁钼酸盐复合磷化膜在磷化液中的阴极极化曲线
• 5.3.4 铸铁钼酸盐复合磷化膜的耐蚀性
• 5.4 镁合金的钼酸盐复合磷化膜
• 5.4.1 镁合金的钼酸盐复合磷化膜的化学组成
• 5.4.2 镁合金钼酸盐复合磷化膜的表面形貌
• 5.4.3 镁合金钼酸盐复合磷化膜的能谱分析
• 5.5 本章小结
• 5.6 参考文献
• 第六章 镁合金锌系复合磷化膜的性能
• 6.1 外观
• 6.2 结合力
• 6.3 膜重和厚度
• 6.4 耐酸碱性和耐热性
• 6.5 孔隙率
• 6.6 耐蚀性
• 6.6.1 全浸腐蚀试验
• 6.6.2 点滴腐蚀试验
• 6.6.3 阳极极化曲线
• 6.6.4 盐雾试验
• 6.7 镁合金锌系复合磷化膜封闭后的耐蚀性
• 6.8 本章小结
• 6.9 参考文献
• 第七章 结论
• 攻博期间发表的学术论文及申请的专利
• 1. 攻博期间发表的学术论文:
• 2. 申请的专利:
• 致谢
• 摘要
• Abstract