1、化學(xué)轉(zhuǎn)化處理
鎂合金的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜按溶液可分為:鉻酸鹽系、有機(jī)酸系、磷酸鹽系、KMnO4系、稀土元素系和錫酸鹽系等。
傳統(tǒng)的鉻酸鹽膜以Cr為骨架的結(jié)構(gòu)很致密,含結(jié)構(gòu)水的Cr則具有很好的自修復(fù)功能,耐蝕性很強(qiáng)。但Cr具有較大的毒性,廢水處理成本較高,開(kāi)發(fā)無(wú)鉻轉(zhuǎn)化處理勢(shì)在必行。鎂合金在KMnO4溶液中處理可得到無(wú)定型組織的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜,耐蝕性與鉻酸鹽膜相當(dāng)。堿性錫酸鹽的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理可作為鎂合金化學(xué)鍍鎳的前處理,取代傳統(tǒng)的含Cr、F或CN等有害離子的工藝?;瘜W(xué)轉(zhuǎn)化膜多孔的結(jié)構(gòu)在鍍前的活化中表現(xiàn)出很好的吸附性,并能改鍍鎳層的結(jié)合力與耐蝕性。
有機(jī)酸系處理所獲得的轉(zhuǎn)化膜能同時(shí)具備腐蝕保護(hù)和光學(xué)、電子學(xué)等綜合性能,在化學(xué)轉(zhuǎn)化處理的新發(fā)展中占有很重要的地位。
化學(xué)轉(zhuǎn)化膜較薄、軟,防護(hù)能力弱,一般只用作裝飾或防護(hù)層中間層。
2、陽(yáng)極氧化
陽(yáng)極氧化可得到比化學(xué)轉(zhuǎn)化更好的耐磨損、耐腐蝕的涂料基底涂層,并兼有良好的結(jié)合力、電絕緣性和耐熱沖擊等性能,是鎂合金常用的表面處理技術(shù)之一。
傳統(tǒng)鎂合金陽(yáng)極氧化的電解液一般都含鉻、氟、磷等元素,不僅污染環(huán)境,也損害人類健康。近年來(lái)研究開(kāi)發(fā)的環(huán)保型工藝所獲得的氧化膜耐腐蝕等性能較經(jīng)典工藝Dow17和HAE有大程度的提高。優(yōu)良的耐蝕性來(lái)源于陽(yáng)極氧化后Al、Si等元素在其表面均勻分布,使形成的氧化膜有很好的致密性和完整性。
一般認(rèn)為氧化膜中存在的孔隙是影響鎂合金耐蝕性能的主要因素。研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)向陽(yáng)極氧化溶液中加入適量的硅-鋁溶膠成分,一定程度上能改善氧化膜層厚度、致密度,降低孔隙率。而且溶膠成分會(huì)使成膜速度出現(xiàn)階段性快速和緩慢增長(zhǎng),但基本上不影響膜層的X射線衍射相結(jié)構(gòu)。
但陽(yáng)極氧化膜的脆性較大、多孔,在復(fù)雜工件上難以得到均勻的氧化膜層。
3、金屬涂層
鎂及鎂合金是最難鍍的金屬,其原因如下:
(1)鎂合金表面極易形成的氧化鎂,不易清除干凈,嚴(yán)重影響鍍層結(jié)合力;
(2)鎂的電化學(xué)活性太高,所有酸性鍍液都會(huì)造成鎂基體的迅速腐蝕,或與其它金屬離子的置換反應(yīng)十分強(qiáng)烈,置換后的鍍層結(jié)合十分松散;
(3)第二相(如稀土相、γ相等)具有不同的電化學(xué)特性,可能導(dǎo)致沉積不均勻;
(4)鍍層標(biāo)準(zhǔn)電位遠(yuǎn)高于鎂合金基體,任何一處通孔都會(huì)增大腐蝕電流,引起嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕,而鎂的電極電位很負(fù),施鍍時(shí)造成針孔的析氫很難避免;
(5)鎂合金鑄件的致密性都不是很高,表面存在雜質(zhì),可能成為鍍層孔隙的來(lái)源。
因此,一般采用化學(xué)轉(zhuǎn)化膜法先浸鋅或錳等,再鍍銅,然后再進(jìn)行其它電鍍或化學(xué)鍍處理,以增加鍍層的結(jié)合力。鎂合金電鍍層有Zn、Ni、Cu-Ni-Cr、Zn-Ni等涂層,化學(xué)鍍層主要是Ni-P、Ni-W-P等鍍層。
單一化學(xué)鍍鎳層有時(shí)不足以很好地保護(hù)鎂合金。有研究通過(guò)將化學(xué)鍍Ni層與堿性電鍍Zn-Ni鍍層組合,約35μm厚的鍍層經(jīng)鈍化后可承受800-1000h的中性鹽霧腐蝕。也有人采用化學(xué)鍍鎳作為底層,再用直流電鍍鎳能得到微晶鎳鍍層,平均結(jié)晶顆粒大小為40nm,因晶粒的細(xì)化而使鍍層孔隙率大大降低,結(jié)構(gòu)更致密。
電鍍或化學(xué)鍍是同時(shí)獲得優(yōu)越耐蝕性和電學(xué)、電磁學(xué)和裝飾性能的表面處理方法。缺點(diǎn)是前處理中的Cr、F及鍍液對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重;鍍層中多數(shù)含有重金屬元素,增加了回收的難度與成本。由于鎂基體的特性,對(duì)結(jié)合力還需要改善。
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