AZ61镁合金磷化及阴极电泳涂装工艺的研究

摘要

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。磷化膜的耐蚀性有限,一般作为涂装的底层,以提高涂层与基体的附着力和改善涂层的耐腐蚀性能。阴极电泳漆防腐蚀性能好,涂料利用率高,两者结合可有效地控制镁合金的腐蚀。
　　 本文首先就镁合金表面磷化工艺进行了研究和探讨,然后对锌系磷化后的阴极电泳涂装工艺进行了研究。主要工作、研究方法和结果分别叙述如下。
　　 在磷化工艺研究中,首先采用均匀试验方法设计实验,选用有使用表的U*24(249)表,安排6因素24水平的实验,在其中选择较好的基础磷化配方与工艺。然后在此基础上分别改变磷化液的pH值、磷化液中氧化锌浓度、磷化温度等,探讨这些因素对磷化膜结构和性能的影响,最终得到的主要磷化优化条件为:HaPO4:7.57 mL/L、ZnO:2.0 g/L、磷化温度:40℃、pH值:2.5。
　　 利用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪观察和分析了磷化膜的表面形态和组成成分,采用电涡流测厚仪对磷化膜的厚度进行了测量,并通过阳极极化曲线测量、电化学阻抗谱(EIS)、腐蚀失重等方法评价了磷化膜的耐腐蚀性能。各种检测结果表明:在上述优化条件下,AZ61镁合金表面形成的磷化膜微观形貌均匀细致、厚度均匀、腐蚀失重小、腐蚀电流密度低、电化学阻抗模拟合分析显示腐蚀阻力大,表面电容小。
　　 确定了磷化条件后,又对磷化液的使用及维护进行了研究。通过分析磷化液的游离酸度、总酸度、磷酸根离子浓度、锌离子浓度与磷化效果的相关性,对磷化液可使用的周期与磷化面积和磷化液的补加进行了初步实验。结果表明,第三磷化周期结束时需要及时补充新液,以使磷化过程正常进行。此时累计的试样面积与磷化液体积比例为0.2m2/L。
　　 在以上工作的基础上,制备采用上述磷化条件的磷化膜,通过正交试验方法,对阴极电泳涂装工艺的主要试验参数进行了优化,所用电泳涂料为环氧丙烯酸阴极电泳涂料。通过对漆膜外观(颜色、光亮度、均匀性等)、硬度、厚度、附着力及膜层性能的检测和分析,得到了最优电泳工艺:漆液的固体份:17％、颜基比:0.25、电泳电压:160V、电泳时间:3min。该工艺下得到的电泳漆膜外观(颜色、光亮度、均匀性)较好,厚度在25μm左右,硬度达2H,与基体的附着力为1级,耐蚀性较好。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 镁及镁合金的性质

1.1.1 镁的性质

1.1.2 镁合金的分类及标记方法

1.1.3 镁合金的性能

1.2 镁合金资源及其应用

1.2.1 镁合金资源

1.2.2 镁合金的用途及应用情况

1.3 提高镁合金耐蚀性的方法

1.3.1 控制冶金铸造过程中的影响因素

1.3.2 镁合金的表面处理方法

1.4 课题的提出

第二章 镁合金表面磷化工艺的研究

2.1 前言

2.2 实验仪器、材料与试剂

2.2.1 主要仪器与设备

2.2.2 实验材料

2.2.3 主要试剂

2.3 试验内容与方法

2.3.1 镁合金表面磷化基础配方研究

2.3.2 磷化膜微观形貌、成分、厚度及耐蚀性能测试方法

2.3.3 工艺参数对磷化成膜效果的影响试验

2.3.4 磷化液的分析及维护方法

2.4 试验结果及分析

2.4.1 磷化液的pH值对磷化膜的影响

2.4.2 磷化液中氧化锌浓度对磷化膜的影响

2.4.3 磷化温度对磷化膜的影响

2.4.4 磷化液的使用性能

2.5 本章小结

第三章 镁合金阴极电泳涂装工艺研究

3.1 前言

3.2 试验内容

3.2.1 主要试验材料与仪器

3.2.2 试验方法

3.3 试验结果及分析

3.3.1 电泳工艺条件的正交试验结果及分析

3.3.2 验证试验结果

3.3.3 镁合金基体上直接电泳与磷化后电泳的对比结果

3.4 本章小结

第四章 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