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1、镁合金双稀土转化膜及其耐蚀性能的研究第41卷第12期2008年12月材料保护MaterialsProtectiOilVo1.41No.12Dee.2o08镁合金双稀土转化膜及其耐蚀性能的研究张丽丽,王桂香,董国君,郭艳(哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院,黑龙江哈尔滨150001)[摘要]已有的铬酸盐转化膜技术因污染环境而被限制使用.采用硝酸铈和硝酸镧混合溶液对AZ31镁合金进行了双稀土转化处理,讨论了浸渍时间对转化膜耐腐蚀性能的影响.采用点滴试验,盐水浸渍试验和Tafel极化法评价了双稀土转化膜的耐腐蚀性能.结果表明,经过双稀土处理后,镁合金的变色时间由6s提高到79
2、S;在3.5%NaC1溶液中转化膜的腐蚀速率是基体的1/5;转化膜的腐蚀电位提高了0.313V,腐蚀电流密度由4.03X10I2mA/cm降为2.31X10I4mA/cm;双稀土转化膜的微观形貌呈破裂的干泥状;双稀土转化处理提高了镁合金的耐蚀性能,随处理时间的延长耐蚀性呈先增加后降低的趋势.[关键词]转化膜;双稀土;镁合金;耐蚀性能[中图分类号]TG146[文献标识码]A[文章编号]1001—1560(2008)12—0001—040前言镁合金具有轻质耐用,比强度,比刚度高,价格低廉等优异的性能,可广泛应用于军工,汽车,飞机,手机等领域,但这一优势因其化学性质活泼,耐蚀性
3、差而受到了制约'引.适当的表面处理对增强镁合金的耐蚀性能具有现实意义.如今,镁合金表面处理较为成熟的技术是铬酸盐转化处理,但由于六价铬有毒,污染环境,对人体有害,以后被禁止使用将成必然趋势J.稀土元素具有许多优点J,其转化膜已显示出越来越广泛的应用前景.现在,主要研究的是镁合金铈,镧,镨等单稀土的转化膜,或在单稀土中添加一些成膜促进剂,助剂的复合稀土转化膜等.KatyaB等J认为,采用盐酸作纯镁材料,AZ91和AM50镁合金预处理的酸洗液,通过在含铈盐和过氧化氢的溶液中浸渍处理,能够获得更厚,更均匀的转化膜,且膜中还有较多的铈,可以提高膜与基体的结合力.AmyLR等研究了
4、WE43和AM60B镁合金使用铈,镧,镨硝酸盐成膜的特性,发现WE43镁合金转化膜在pH值为8.5缓冲溶液中的耐蚀性能先增强后缓慢下降,AM60B镁[收稿日期]2008—07一Ol[基金项目]哈尔滨工程大学校基金资助(HEUFT07050)合金转化膜在3.5%NaC1溶液中的耐蚀性也一样.张永君等利用电化学极化技术和交流阻抗技术,对高纯镁材料,镁合金AZ91D及AM60B在5种稀土盐溶液中的成膜情况及成膜金属在3.5%NaC1溶液中的腐蚀行为研究表明,稀土转化处理能使高纯镁材料及镁合金AM60B的耐蚀性能得到一定程度的提高,但对AZ91D的耐蚀性能几乎没有改善;稀土转化膜
5、在3.5%NaC1溶液中的耐蚀性能随浸泡时间的延长呈先增强后减弱的趋势.本工作将对AZ31镁合金在含有硝酸铈,硝酸镧的溶液中浸渍处理形成的双稀土转化膜的形貌,成分和电化学性能进行研究,并讨论浸渍时间对转化膜形貌和耐蚀性能的影响.1试验1.1材料及成膜工艺试验材料为AZ31镁合金,化学组成(质量分数):2.500%～3.500%A1,≥0.200%Mn,0.7O0%～1.300%Zn,≤0.002%Fe,≤0.015%Cu,≤0.001%Ni,≤0.100%Si,Mg余量.材料表面预处理工艺:粗砂纸打磨一细砂纸打磨去离子水冲洗_+丙酮清洗一去离子水冲洗一碱洗(50—55℃)
6、一去离子水冲洗一一1一镁合金双稀土转化膜及其耐蚀性能的研究酸洗(30s)一温水洗一冷水洗一干燥等.双稀土化学转化处理:Ce(NO,)3和La(NO)3浓度为0.005mol/L,量比为1:1,在恒温42℃处理液中分别浸渍1,3,5,10,20min.1.2转化膜形貌及成分分析用JSM.6480型扫描电子显微镜(SEM)观察AZ31镁合金基体和经双稀土浸渍处理5,20min后膜层的显微组织和形貌.采用PHI5700ESCA型x射线电子能谱仪(XPS)分析双稀土转化膜的成分.1.3耐腐蚀性能测试1.3.1耐点滴时间将质量分数为1.0%的NaC1和0.1%的酚酞酒精溶液,用胶头
7、滴管滴在双稀土转化膜的表面,观察溶液透过转化膜与基底发生反应,以表面变成玫瑰红时间的长短,判断氧化膜的耐蚀性能.点滴试验温度为(22±2)oC.1.3.2盐水浸渍性能将表面具有双稀土转化膜的镁合金试样和经前处理(除油,脱水,干燥)的空白试样称重后分别浸渍在3.5%(质量分数)的NaC1溶液中,观察试样表面发生的现象,恒温25℃,4h后取出,用化学法清除腐蚀产物,清洗,干燥称重后计算腐蚀速率.1.3.3极化曲线测定采用CHI604C电化学工作站对试样进行电位扫描极化曲线测定.试样有效暴露面积为1cm,其余部分用环氧树脂密封;腐蚀
