AZ61镁合金的磷化及阴极电泳

论文摘要

镁合金作为优质的合金结构材料,在航空航天、汽车、电子和医疗器材等行业得到广泛应用。但是镁的耐蚀性较差,制约了镁合金的应用。镁合金磷酸盐转化膜具有多孔结构、附着力好,是有机涂层的有效基底。本文采用磷化与阴极电泳涂装相结合的方法改善AZ61镁合金的表面性能。本研究的研究方法、研究内容和结果分别叙述如下。在国内外锌系磷化研究的基础上,选取三种不同的磷化体系。通过对三种磷化体系所得磷化膜的厚度、耐碱性、表面形貌以及元素组成进行对比,选取适宜阴极电泳涂装的磷化膜。采用单因素试验,分别研究磷化液中各物质对磷化成膜的影响。研究表明：Zn（H2PO4）2的浓度对磷化膜的厚度有较大影响,浓度越大,厚度越大；NaNO3对磷化过程具有良好的促进作用；硫酸羟胺是一种良好的磷化氧化促进剂,且具有用量低的优点；NaF能够促进磷化、细化膜层。间硝基苯磺酸钠与酒石酸添加后对磷化膜的成膜有利,但是添加的浓度与成膜状况关系较小。采用正交设计的方法设计实验,正交表为（L9（34））,选取四种浓度对磷化过程影响较大的物质NaF、硫酸羟胺、ZnH2PO4、NaNO3作为正交试验的四个因素,物质的浓度为各因素的水平。正交优化结果：NaF浓度为1.67 g·L-1、硫酸羟胺的浓度为1.5 g·L-1、ZnH2PO4的浓度为23.1 g·L-1、NaNO3的浓度为5 g·L-1。在上述优化物质浓度下,AZ61镁合金表面形成的磷化膜厚度适中、Δw小、均匀性好、腐蚀电流密度低、耐蚀性良好。在以上工作的基础上,采用上述磷化条件的磷化膜进行阴极电泳涂装,得到外观（颜色、光亮度、均匀性）较好,厚度在35μm左右,硬度达到2H-3H,与基体的附着力为0级,耐蚀性较好的复合电泳涂层。采用电涡流测厚仪测量磷化膜的厚度；利用金相显微镜、扫描电镜（SEM）观察磷化膜的表面形貌；利用化学分析方法和能谱分析（EDS）分析磷化膜的成分组成；通过阳极极化曲线、电化学阻抗谱（EIS）、腐蚀失重等方法评价磷化膜的耐腐蚀性能。电泳部分采用电涡流测厚仪测量有机涂层的厚度,采用EIS测试有机涂层的耐蚀性；按国家标准规定的方法测量有机涂层的附着力、硬度和耐溶剂性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 镁及镁合金的性质及分类
• 1.1.1 镁及镁合金的性质
• 1.1.2 镁合金的分类
• 1.2 镁及镁合金的腐蚀
• 1.2.1 镁及镁合金的腐蚀反应
• 1.2.2 负差数效应
• 1.2.3 镁合金腐蚀的类型
• 1.3 镁合金的腐蚀防护措施
• 1.3.1 改变合金的显微组织
• 1.3.2 镁合金的表面处理
• 1.4 本课题的研究方向
• 1.4.1 镁合金磷化的特点
• 1.4.2 镁合金阴极电泳涂装的特点
• 1.4.3 研究课题的提出
• 第二章 实验材料、工艺及研究方法
• 2.1 实验材料、药品及仪器
• 2.1.1 基体材料
• 2.1.2 化学试剂
• 2.1.3 实验设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 前处理工艺
• 2.2.2 磷化工艺
• 2.2.3 阴极电泳工艺
• 2.2.4 测试方法
• 第三章 镁合金磷化工艺研究
• 3.1 磷化体系的选择
• 3.1.1 不同体系得到的磷化膜的厚度分析
• 3.1.2 不同体系得到的磷化膜的耐碱性试验
• 3.1.3 不同体系得到的磷化膜的金相显微分析
• 3.1.4 不同体系得到的磷化膜的扫描电镜分析
• 3.2 磷化液中各成分对磷化的影响
• 3.2.1 磷酸二氢锌浓度对磷化的影响
• 3.2.2 有机胺对磷化的影响
• 3.2.3 硝酸钠浓度对磷化的影响
• 3.2.4 氟化钠浓度对磷化的影响
• 3.2.5 酒石酸浓度对磷化的影响
• 3.2.6 间硝基苯磺酸钠浓度对磷化的影响
• 3.3 磷化体系优化
• 3.3.1 正交设计及实验结果
• 3.3.2 正交最佳配方的性能测试
• 3.4 本章小结
• 第四章 镁合金磷化膜上的阴极电泳涂装
• 4.1 复合涂层的耐溶剂性
• 4.2 复合涂层的交流阻抗测试
• 4.2.1 最佳磷化复合电泳涂层交流阻抗测试
• 4.2.2 对比磷化复合电泳复层交流阻抗测试
• 4.2.3 表调复合电泳涂层交流阻抗测试
• 4.2.4 镁合金电泳涂层交流阻抗测试
• 4.3 阴极电泳复合涂层的厚度分析
• 4.4 阴极电泳复合涂层的硬度分析
• 4.5 阴极电泳复合涂层的附着力分析
• 4.6 阴极电泳复合涂层的颜色分析
• 4.7 阴极电泳复合涂层的光亮度分析
• 4.8 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录:硕士期间发表学术论文
• 学位论文评阅及答辩情况表