[01567801]镁合金无铬防腐技术

该项目内容主要来源于江西省科技厅国际科技合作项目计划: 镁合金无铬防腐技术研究。镁在地球上储量丰富，具有比重小、比强度和比刚度大、导电导热性能好、铸造性能、机械加工性能和阻尼性能好及可以回收利用等优点，在航空航天、汽车、机械、电子、兵工等领域正得到日益广泛的应用，被誉为二十一世纪的“绿色”工程材料。但是，由于镁是极活泼的金属，标准电极电位为-2.36V，其耐蚀性极差，制约了镁合金的使用。因此，镁合金作为结构材料使用时必须进行适当的表面处理，以提高其耐蚀性。铬化处理对镁合金工件的表面质量要求不高，对厚、薄工件均适用，膜层均匀，抗腐蚀性能好，但由于六价铬对人体和环境的副作用较大，其应用已在逐渐减少。站在长期发展高度，从保护环境角度来讲，实现“绿色表面处理”将是今后发展的根本原则。本项目选择AZ91D镁合金作为研究对象，研究无铬转化膜体系，解决传统的铬酸盐化学转化处理对于环境的污染问题，寻找铬酸盐化学转化工艺的替代技术。采用正交试验法，对磷酸盐、锡酸盐处理溶液的种类、浓度、处理温度和操作时间进行了优化。主要研究结果如下：1. 磷酸盐处理工艺流程为：打磨→水洗→表面脱脂→水洗→酸洗→水洗→活化→水洗→化学转化成膜处理→水洗→封闭→干燥。优化配方及工艺参数为：脱脂工艺采用8%（质量分数，下同）NaOH溶液，加少许表面活性物质，在88~94℃下脱脂20~30min。酸洗工艺采用40g/L的HF溶液和30g/L的C<,2>H<,6>O<,2>溶液，在室温进行超声波作用1~2min。碱性活化工艺采用20%~30%的NaOH溶液，在室温碱洗活化25~30min。磷酸盐处理液的主要化学成分为：4~36mol/L的H<,3>PO<,4>、40~90g/L的Ba（H<,2>PO<,4>）2和1~3g/L的NaF，加成膜剂少许，处理温度为88~97℃，处理时间为10~30min。封闭处理液的主要化学成分为：20g/L的Na<,2>SiO<,3>，25g/L的NaOH，处理温度为50~70℃，处理时间为20~25 min。锡酸盐处理工艺预处理流程同磷酸盐，其成膜溶液液配方：锡酸钠45~55g/ L，焦磷酸钠30~45g/ L，乙酸钠5~10g/ L ，氢氧化钠8 g/ L，添加剂10g/L，PH值为11.0~12.0，处理温度为50~70℃，处理时间为20~35 min。2. 开发了经济环保的镁合金磷酸盐和锡酸盐表面处理工艺，盐雾试验结果表明两种膜层都具有良好的抗腐蚀性能。3. 经磷酸盐处理的AZ91D镁合金，湿热试验160小时，表面起泡小于20%，膜层无脱落；经锡酸盐处理的AZ91D镁合金，湿热试验120h，试样表面未出现腐蚀点，膜层无起泡、脱落现象。两种膜层都具有良好的抗湿热性能。该项目的研究成果处于国内先进水平，技术成熟，该工艺已成功地应用于油箱、手柄等镁合金零件表面处理，为企业创造了良好的经济效益。