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      歷史記錄

      通過對鎂合金表面處理以及增加有機防護涂層從而提高其耐腐蝕性能

              鎂合金是工業應用中最輕的金屬工程材料,其密度低,僅為鋁的2/3、鐵的1/4,具有阻尼減震與電磁屏蔽性能優良,散熱性、導電性良好,加工成型方便、易于回收利用及符合環保要求等諸多優點,在汽車、電子、航空航天、國防等領域有著重要的應用價值和廣闊的應用前景,被譽為“21世紀的綠色工程材料”。鎂合金具有極強的電化學活性,標準電極電位為-2.37V,在潮濕、CO2、Cl-的環境中易發生腐蝕鈍化,在空氣中能自然形成堿式碳酸鹽,膜的防護性差。同時鎂合金中含有的雜質元素、合金元素都容易使其在使用過程中產生電偶腐蝕、應力腐蝕、疲勞腐蝕等,大大限制了鎂合金材料的廣泛應用。


              要提高金屬鎂的抗腐蝕能力,從設計合金和提高鑄造條件的角度,應降低雜質含量,添加合金元素,制造高純金的表面生成具有保護性能的膜或涂層,來提高和改善耐蝕性能。通過冶金的方法降低雜質的含量,或者加入其他合金元素限制雜質的存在狀態,提高鎂合金的耐蝕性能,將會使鎂合金的應用范圍進一步擴大,但這種方法卻僅限于添加稀土元素等少數幾種元素,還未得到廣泛的應用,不能滿足工業要求。進而一些新型的表面處理方法如錫轉化膜、激光表面處理、PVD(物理氣相沉淀法)、氮化鉻涂層、鎂合金表面沉積鋁等方法也應運而生。表面改性主要分為電化學法、化學法、熱加工法、高真空法和其他物理方法。


              在眾多鎂合金防腐蝕的方法中,有機防護涂層以其施工簡單、經濟適用、不受設備形狀的約束以及具有一定的裝飾效果而被廣泛應用。所以開發出適宜鎂合金的涂裝體系是改善其防腐性能的經濟而有效的方法。在鎂合金防護體系中,正確選擇多層復合涂裝體系是十分必要的。


              通過化學轉化可以在鎂合金基體表面形成由氧化物或金屬鹽構成的無機膜層,這層膜與基體具有良好的結合力,能阻止腐蝕介質對基體的侵蝕。這樣的轉化膜本身一般不太致密,耐腐蝕能力并不太強,僅可用于短期大氣腐蝕的防護。但重要的是它可以為后續涂層打底,以增強鎂合金基底與后續涂層間的結合力。鎂合金的化學轉化膜按溶液類型可分為鉻酸鹽系及無鉻化學轉化系,其中無鉻轉化學轉化系中應用最多的為磷化膜。


              磷化是金屬與稀磷酸或酸性磷酸鹽溶液反應而形成磷酸鹽保護膜的過程,是取代有毒鉻酸鹽處理的方法之一。它在金屬表面,通過化學反應生成一層非金屬的、不導電的、多孔的磷酸鹽薄膜。此外,磷化膜還能使金屬表面由優良導體轉變為不良導體,從而抑制了金屬表面微電池的形成,有效地阻礙了涂層的腐蝕,可以成倍地提高涂層的耐蝕性和耐水性,所以磷化膜己被公認為良好的涂層基底。


              通過對鎂合金磷酸鹽-高錳酸鹽化學轉化處理工藝的研究,發現pH值為4、K2HPO4含量為150g/L、KMnO4含量為40g/L的處理液能顯著提高鎂合金表面的耐腐蝕性能。磷化處理一般也是作為涂裝處理的打底層。將鎂緩蝕劑加入錳鹽和磷酸鹽組成的體系中,在AZ91D鎂合金上獲得了化學轉化膜。


              典型的磷化處理工藝:脫脂及酸化氧化去皮→酸洗(70~80℃,10min)→磷化處理→純凈水洗→干燥老化。




          有機防護涂層通常作為最后一道防護措施與其他防腐蝕手段配套使用,應用廣泛。該技術的關鍵是提高涂層的附著力和增強涂層的耐蝕性。底層表面粗糙度與涂層材料的性質決定著附著力和耐蝕性。有機涂層的保護作用是在金屬機體和環境介質間充當阻擋層,阻礙水、離子、O2、電荷傳至機體,阻止腐蝕電路的形成。有機涂層保護技術具有品種和顏色多樣、適應性廣、成本低、工藝簡單的優點。



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