镁合金磷酸盐、锡酸盐化学转化工艺及膜层耐蚀性研究

为研究压铸AZ91D镁合金和挤压态AZ31B、AZ61镁合金磷酸盐、锡酸盐化学改性的表面处理工艺及转化膜性能,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、盐雾试验等方法,分析了膜层厚度、表面形貌和相结构,并与不同处理工艺的试验结果进行了对比.结果表明,磷酸盐转化膜较为均匀平整,膜层较厚,存在一些显微裂纹.锡酸盐化学转化膜为近球形微型颗粒密积而成,颗粒之间存在缝隙,微观上凹凸不平,相组成主要为Mg、Al12Mg17和MgSnO3·3H2O,呈晶态结构.两种膜层都可以大大提高镁合金基体的耐腐蚀性能.     

镁合金表面钼酸盐转化膜的制备及其耐蚀性能

钼酸盐毒性低,有良好的缓蚀性能,可代替有毒的铬酸盐用于镁合金表面的耐蚀处理。采用正交试验优选了钼酸盐转化工艺中的Na2MoO4.2H2O浓度、NaH2PO4.2H2O浓度、pH值、成膜温度和时间,考察了压铸AZ91D镁合金在优化工艺条件下所得钼酸盐转化膜的耐蚀性能,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和中性盐雾腐蚀试验(NSS)等手段研究了转化膜的组成和形貌。结果显示:钼酸盐转化膜主要由Mg,A l,Mo,P和O等元素构成,膜层较为平整、均匀、致密,并存在一些不规则的微裂纹;钼酸盐转化膜有效地提高了AZ91D镁合金的耐蚀能力。     

AZ91D压铸镁合金表面硅烷膜固化工艺的优化

为了进一步改善AZ91D压铸镁合金表面硅烷膜的耐蚀性能,将其在γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)溶液中进行浸渍.采用正交试验并结合单因素试验优选了硅烷成膜的主要固化工艺参数,包括固化温度与固化时间;通过中性盐雾试验(NSS)考察了优化工艺条件下所得硅烷膜的耐蚀性能,利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)研究了硅烷膜的表面微观形貌和成分.结果表明:固化温度对AZ91D压铸镁合金表面KH-550硅烷膜耐蚀性的影响更加显著,最佳固化工艺参数为固化温度120℃,固化时间60 min;以最佳固化工艺制备的KH-550硅烷膜中C,N,Si,O等元素的含量明显增加,膜层较厚且呈现均匀、致密的网状,对镁合金基体的防护能力大幅优于自然干燥条件下获得的硅烷膜.     

AZ31B镁合金铈基-植酸复合转化膜研究

为了进一步提高镁合金转化膜防腐性能的影响,将铈基转化复合于在AZ31B镁合金植酸转化膜表面,制备了一种铈基一植酸复合转化膜,应用析氢实验、Tafel分析方法及SEM、EDS对AZ31B镁合金不同转化膜的防腐性能及表面微观结构及成份进行了研究。结果表明复合转化膜表面主要由C、O、P、Ce、Mg及Al元素所组成,复合转化膜相比于植酸转化膜及铈基转化膜具有更好的致密性,从而复合转化膜相比于植酸转化膜及铈基转化膜具有更好的防腐性能。     

AZ91D镁合金钡基磷酸盐转化膜的形貌、组构及其耐腐蚀性能

采用钢铁、铝改进型磷化技术对AZ91D镁合金进行磷化,膜薄,不耐蚀。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)技术,研究了镁合金预处理后的表面形貌、组构及钡基磷酸盐转化膜的表面形貌及相组成。采用电化学、盐雾和湿热技术测试了磷酸盐转化膜的抗腐蚀性能。结果表明:AZ91D镁合金预处理前后表面的相组成基本不变,酸洗后表面在相界处出现了较深的狭缝;磷酸盐转化膜主要由Mg,MgO和一些无定形的相组成;钡基磷酸盐转化膜可以明显提高AZ91D镁合金的抗腐蚀性能。     

镁合金微弧氧化膜结构及耐蚀性的初步研究

空气中由于AZ91D镁合金耐腐蚀性差,影响实际应用.为了弄清腐蚀原因,增加应用效果,作者利用扫描电镜和X射线衍射分析了AZ91D镁合金表面微弧氧化膜的形貌、结构和相组成,并对氧化膜的耐蚀性作了初步试验分析.研究表明,AZ91D微弧氧化膜呈3层结构,外层氧化膜存在一些孔洞;中间层氧化膜疏松、具有较大厚度;内层氧化膜与基体金属结合紧密.氧化膜主要由MgO,MgSiO3,MgAl2O4,Mg3(PO4)2组成.经1周3%NaCl溶液浸泡试验,结果表明微弧氧化膜可以较大程度地提高AZ91D镁合金的耐蚀性,但氧化膜表面富含Si,P的颗粒是易发生腐蚀的电化学活性点,导致氧化膜发生局部腐蚀.     

AZ91D镁合金阳极氧化与热扩散渗铝复合膜层的研究

将阳极氧化与热扩散相结合对AZ91D镁合金表面进行低温渗铝处理,利用扫描电镜、光学显微镜和X射线衍射仪对所得膜层的形貌、相结构及耐腐蚀性能进行了研究,并对复合膜层改善镁合金基体耐腐蚀性能的过程进行了分析.研究表明,该复合膜层是由MgO和金属间化合物Mg17Al12以及被γ相(Mg17Al12)包裹住的α-Mg晶粒共同组成;AZ91D镁合金表面的阳极氧化和热扩散渗铝复合膜层能显著提高镁合金基体材料的耐腐蚀性能.     

AZ91D镁合金超疏水膜层的制备及其表征

采用简单易行的化学刻蚀方法,通过硝酸刻蚀、化学镀银和硬脂酸自组装改性处理,在AZ91D镁合金表面上成功制备出了超疏水膜层,进一步解释了该制备工艺的化学反应机理。利用扫描电子显微镜和视频光学接触角测量仪对AZ91D镁合金表面超疏水膜层的微观形貌和润湿性能进行了表征,利用能谱仪和光谱仪测定了膜层的表面化学组成。结果显示,釆用上述方法处理后的AZ91D镁合金表面呈现出良好的疏水性,水滴在试样表面的表观接触角为153°,滚动角为4°。     

H_2O_2对AZ91D镁合金表面铈转化膜形成及耐腐蚀性能的影响研究

对AZ91D镁合金表面铈转化膜的制备条件及膜的结构进行了研究,结合SEM、EDS、Tafel、EIS等分析手段,在室温(24±3)℃,硝酸铈浓度0.02mol/L,成膜促进剂H2O2的添加量为5mL/L,成膜时间10min时,可获得耐腐蚀性较好的转化膜。对此条件下制备的铈转化膜的结构进行了分析,研究认为,转化膜分3层结构:(1)蜂窝状结晶层,主要含有Mg、Al、Ce的氧化物或氢氧化物;(2)封孔致密层,主要含有大颗粒状Mg、Ce的氧化物或氢氧化物;(3)类凝胶层,主要含有类凝胶状Mg、Ce的氧化物及氢氧化物。     

镁合金微弧氧化及后续涂装耐盐雾腐蚀的研究

对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理,并在其基础上进行不同的后续表面处理,通过中性盐雾试验分析比较了几组表面处理结合方法对镁合金耐腐蚀性能的影响.结果表明:微弧氧化陶瓷层与电泳漆膜相结合的防护体系耐腐蚀性能最好.这与微弧氧化膜改善了镁合金表面的显微结构从而与有机涂层有良好的吸附和嵌合作用的特点有关.采用微弧氧化及合理的后续处理工艺完全可以满足高耐腐蚀性的要求.     

Hydrophobic epoxy resin coating with ionic liquid conversion pretreatment on magnesium alloy for promoting corrosion resistance

A hydrophobic epoxy resin coating with an environmental-friendly deep eutectic solvent(DES)-based conversion pretreatment was proposed to enhance the corrosion resistance of magnesium alloys. The hydrophobic epoxy resin coatings on the AZ31B magnesium alloy with and without the DES-based conversion pretreatment were thoroughly compared. It is found that the DES-based conversion film on the AZ31B magnesium alloy is mainly composed of MgH_2, MgO and MgCO_3. Furthermore, the conversion film possesses porous structure, which provides more anchor points for the following epoxy resin coating.However, without the DES-conversion pretreatment, the epoxy resin is difficult to be attached on the substrate during the dip-coating process. The double layered hybrid coating system promotes the corrosion resistance of the magnesium alloys significantly, which can be ascribed to the unique architecture and component including the hydrophobicity of the surface layer, the dense and interlocked epoxy resin,and the corrosion resistant DES-based conversion pretreatment.     

物理气相沉积在镁合金表面防护领域的研究现状

镁合金表面耐腐蚀性能、耐磨性能较差,物理气相沉积(PVD)镀膜技术是一种提高镁合金表面性能的有效方法。总结了PVD镀膜防腐蚀层和耐磨层的特性,分析了涂层耐腐蚀耐磨的机理和存在的不足。综述了镁合金表面PVD膜层的研究进展,阐述了物理气相沉积技术对镁合金的表面改性的应用现状,并对该技术在镁合金上的发展进行了概括,指出了目前PVD技术在镁合金表面防护领域的新前景,为今后PVD技术对镁合金表面防护的研究与发展提供了相关参考。     

Protective coating for magnesium alloy

A phosphate–permanganate conversion coating was applied as the pretreatment process for AZ91D magnesium alloy substrate. Zn–Ni alloys were electrodeposited onto the treated AZ91D magnesium alloy from sulfate bath. The morphology and phase composition of the coatings were determined with X-ray diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscope (SEM). The results reveal that the conversion rate depends on pH of solution and treatment time. Salt spray and the electrochemical polarization testing were applied to evaluate the corrosion performance of phosphate–permanganate and Zn–Ni coated alloys. It was found that Ni content in deposit is a function of current density and bath composition. Zn–13 wt.% Ni coating provides very good corrosion protective function to inner AZ91D magnesium alloy. Phosphate–permanganate treatment enhances the corrosion resistance of Zn–Ni coatings.     

用阴极电解法沉积铝合金铈转化膜

在铈盐溶液中阴电极解的方法沉积铝合金铈转化膜,用电化测试,腐蚀实验,ＳＥＭ和ＥＤＡＸ等分析手段研究了转化膜的性能,结果表明,钪转化膜的形貌垢形貌组成和耐蚀与铝合金表面状态和阴极是否发生析氢反应关系密切,要想获得性能良好的转化膜必须抑制氢气在阴极上析出。     

Chrome-free neodymium-based protective coatings for magnesium alloys

The microstructure of chrome-free neodymium-based conversion coating on magnesium alloy was investigated and the corrosion resistance was evaluated as well. The micro-morphology, transverse section, crystal structure and composition of the coating were observed by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive spectroscopy (EDS), respectively. The corrosion resistance was evaluated by potentiodynamic polarization curve and electrochemical impedance spectroscopy (EIS).The results revealed that the morphology of neodymium conversion coating is of crack-mud structure. Tiny cracks distribute in the compact coating deposited by neodymium oxides. EDS results characterize that the coating is made of neodymium oxides. The potentiodynamic polarization curve, EIS and OCP indicate that the neodymium conversion coating can improve the corrosion resistance of magnesium alloys.     

镁合金化学转化处理

综述了镁合金表面化学转化处理特别是无铬转化处理的现状、主要工艺以及在不同处理工艺下得到的转化膜的特性,重点介绍了铬酸盐转化膜,磷酸盐转化膜、重金属含氧酸化合物转化膜,稀土转化膜和有机化合物等工艺的具体研究状况,展望了镁合金化学转化膜的发展趋势,指出随着镁合金应用领域的拓宽和环保要求的提高,镁合金无铬化学转化处理的研究将越来越得到重视.     

植酸在镁合金表面处理中的应用研究

采用稀土铈盐在镁合金表面生成了化学转化膜,通过扫描电镜、能谱分析等手段研究了采用植酸对镁合金表面及其表面化学转化膜进行后处理的改性作用,讨论了植酸浸泡溶液与工艺参数对吸附膜增重的影响.研究表明,镁合金表面植酸浸泡吸附膜以及化学转化膜植酸浸泡处理后膜层的增重随植酸浓度的增加、温度的升高及时间的延长而增大,所得化学转化膜经植酸浸泡处理可改善膜层表面龟裂,提高镁合金及其表面转化膜的耐蚀性,代替对环境污染严重的铬酸盐处理技术;并对镁合金表面膜的微观形貌与元素组成进行了表征.     

A dip process for thermal barrier coating on superalloys

A new cerium oxide thermal barrier coating for superalloys has been investigated. The coating is applied by hot dipping superalloy substrates into a molten bath of low melting point Ce-Ni alloy. Annealing and selective oxidation of cerium at low oxygen activities produce a duplex coating of a continuous outer layer of cerium oxide (CeO₂) and an inner composite CeO₂-substrate layer.The effects of coating composition and processing variables on the microstructure and integrity of the coating on nickel- and cobalt-base alloys were studied in detail. Isothermal and cyclic oxidation tests showed that coating spallation could occur and was associated with the oxidation of nickel and cobalt incorporated in the coating. A model for the formation of the CeO₂ barrier and the subscale region is proposed that explains the presence of unwanted nickel and cobalt.     

工艺参数对镁合金植酸转化膜的影响

传统铬酸盐化学转化处理能提高镁合金的耐腐蚀性能,但因处理液有剧毒而受到限制.采用环保型金属处理剂植酸对AZ31B镁合金进行化学转化处理,通过正交试验初步确定了工艺参数(植酸浓度、处理液pH值、处理时间、处理温度)对植酸转化膜耐蚀性影响的主次顺序,并优化了工艺参数.采用扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)、光学金相显微镜对植酸转化膜腐蚀前后的形貌、成分和厚度进行了分析;通过电化学测试技术和化学浸泡法测试了其耐蚀性能.结果表明:与传统的铬酸盐和磷酸盐体系相比,经植酸处理后,AZ31B镁合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电位分别提高了0.06 V和0.09 V,且在相同的电位下,阳极电流密度最小,电化学性能得到显著改善,腐蚀速度降低.