盧神保,　曾冬銘,　張其林

(中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,湖南長(zhǎng)沙410083)

摘要:　采用硝酸取代鉻酸,加入酸洗緩蝕劑,對(duì)鎂合金表面酸洗工藝進(jìn)行了研究。通過電化學(xué)極化曲線、劃痕實(shí)驗(yàn)和熱震實(shí)驗(yàn)等手段分析了各酸洗因素對(duì)浸鋅層性能的影響,確定了鎂合金酸洗工藝配方。浸鋅層耐蝕性優(yōu)異、結(jié)合力好。

關(guān)鍵詞:　AZ91D鎂合金;酸洗;浸鋅層;性能

0　前言

鎂合金密度小,比強(qiáng)度高,并具有一定的塑性,所以廣泛應(yīng)用在汽車、航空制造、計(jì)算機(jī)或通訊等行業(yè)[1-3]。但鎂合金很容易引起電化學(xué)腐蝕,并使金屬表面產(chǎn)生嚴(yán)重的點(diǎn)蝕現(xiàn)象,這樣會(huì)降低金屬的機(jī)械穩(wěn)定性和外觀裝飾性[4]。另外,鎂極易被氧化,在空氣中就能自發(fā)生成一層氧化膜。該氧化膜疏松多孔,在潮濕、酸性、中性介質(zhì)中極易被腐蝕[5],耐蝕性差成了制約鎂合金擴(kuò)大應(yīng)用的主要因素之一。目前,鎂合金常用的表面防護(hù)方法主要包括:電鍍、化學(xué)轉(zhuǎn)化、陽(yáng)極氧化、氫化膜、有機(jī)涂層和氣相沉積等[6]。但進(jìn)行這些處理之前,必須對(duì)鎂合金表面進(jìn)行酸洗除銹。多年來(lái),人們都用鉻酸對(duì)鎂合金進(jìn)行酸洗[7-8]。但是鉻酸處理后的溶液會(huì)造成環(huán)境污染,因此,根據(jù)國(guó)際環(huán)境保護(hù)法,鉻酸的使用正受到嚴(yán)格的限制。而現(xiàn)有的無(wú)鉻酸洗液中,大多是用草酸進(jìn)行酸洗,但采用此工藝處理后的鎂合金表面有少量腐蝕孔,影響了后續(xù)鍍層的質(zhì)量。

基于以上,本文對(duì)新的無(wú)鉻酸洗液進(jìn)行研究,在以硝酸為基礎(chǔ)的酸洗液中,加入緩蝕劑,獲得了良好的酸洗效果;并對(duì)不同酸洗工藝條件所獲得的鍍層進(jìn)行了分析比較,確定了最佳酸洗工藝。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1　實(shí)驗(yàn)材料

AZ91D壓鑄鎂合金材料(質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為:Al9.1%,Zn0.91%,Mg89.91%),試樣工作面積為15mm×10mm。

1.2　工藝流程

實(shí)驗(yàn)采用電鍍銅的工藝。其工藝流程為:打磨超聲波清洗超聲波堿性除油熱水洗超聲波水洗酸洗超聲波水洗活化超聲波水洗浸鋅水洗電鍍銅水洗烘干

1.3　酸洗工藝配方與工藝參數(shù)硫脲0.5g/L,硝酸(65%)10~40mL/L,用氨水調(diào)pH值至1~5,室溫,10~50s。

1.4　測(cè)試方法

1.4.1　塔菲爾曲線的測(cè)試

采用CHI660電化學(xué)分析儀測(cè)試空白以及含0.5g/L緩蝕劑的硝酸溶液中鎂合金基體的極化曲線,參比電極為飽和甘汞電極,輔助電極為大面積鉑電極,電位掃描速率為2.0mV/s。

1.4.2　鍍層表面形貌

用50倍體視顯微鏡進(jìn)行觀察。

1.4.3　結(jié)合力

由于浸鋅層的結(jié)合強(qiáng)度決定了鍍銅層的結(jié)合強(qiáng)度,所以需測(cè)試浸鋅后鍍銅層的結(jié)合強(qiáng)度。鍍銅層結(jié)合力采用劃痕實(shí)驗(yàn)和熱震實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定。

(1)劃痕法

用劃格刀劃出面積為1mm2的正方格100格觀察格子內(nèi)鍍層是否起皮或脫落。用膠布黏扯后以未脫落的格數(shù)作為評(píng)分。

(2)熱震法

將電鍍后的試樣放入200℃箱式電阻爐中加熱并保溫,1h后取出,立刻放入室溫水中驟然冷卻循環(huán)3次,觀察鍍層是否有起皮、脫落等現(xiàn)象。