镁锂合金表面磷化膜的制备及性能研究

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1、第卷第期华　南　理　工大学学报（自　然　科　学版）　　　　　Vol.　No.年月JournalofSouthChinaUniversityofTechnology　　Month　Year文章编号:1000-565X(2011)--镁锂合金表面磷化膜的制备及性能研究收稿日期：yyyy-mm-dd*基金项目：项目名称（编号）作者简介：吴舜（1989-）,女,学生,硕士,主要从事木质素研究.E-mail:wushun891201@126.com吴舜（华南理工大学化学与化工学院,广东省广州市510640）摘　要：本文研究了

2、镁锂合金表面磷化处理工艺,在对镁锂合金锌系磷化膜和锰系磷化膜的研究基础上介绍一种锌锰系磷化工艺,并探究磷化液pH值、磷化温度和纳米TiO2的添加对镁锂合金锌锰系磷化膜耐腐蚀性能的影响.在实验中分别采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、电子能谱（EDS）、Tafel极化曲线、电化学交流阻抗谱（EIS）、湿热试验等对锌锰系磷化膜的表面形貌、成分、耐蚀性能等进行测试.研究结果表明,磷化处理可以显著改善镁锂合金的耐腐蚀性能,膜的组分主要含有P、O、Zn元素,磷化液pH值和磷化温度对镁锂合金磷化膜的防腐性能有

3、较大影响,其最佳磷化液pH值为2.0,最佳磷化温度为45℃;纳米TiO2可以控制晶粒大小,改善磷化膜的均匀程度.关键词：镁锂合金;锌锰系磷化;耐蚀性;纳米TiO2中图分类号：TG174.4doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2012.11.25第卷第期华　南　理　工大学学报（自　然　科　学版）　　　　　Vol.　No.年月JournalofSouthChinaUniversityofTechnology　　Month　Year镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一,具有银白色光泽,略有延展性,密

4、度小,离子化倾向大.镁是密排六方（hcp）结构金属,滑移系少,只有（0001）一组滑移面,加工困难,这限制了它的应用.锂是世界上最轻的金属,具有高的比热和电导率,是非常活泼的碱金属元素.镁锂合金是以镁为基加入金属锂组成的合金,这种合金由于轴比c/a的降低,在基面滑移系{0001}<1120>之外增加一个棱面滑移系{1011}<1120>,晶体结构还可从hcp结构转变为体心立方（bcp结构,β相）,合金延展性提高、塑性成形能力增强,使其可加工性提高.与塑料相比,镁合金具有重量轻、比强度高、减震性好、热疲劳性能好、不易

5、老化,又有良好的导热性、电磁屏蔽能力强、非常好的压铸工艺性能,尤其易于回收等优点,是替代钢铁、铝合金和工程塑料的新一代高性能结构材料.此外,镁锂合金还是无毒金属材料中最轻的合金,其密度低于水.所以国内外将镁锂合金广泛应用于汽车制造、电子电器、航空航天、国防军工、通讯器材等领域[1-3],以减重、节能、降低污染,改善环境.但是,镁是极活泼的金属,其标准电极电位（-2.38V）很负,锂的标准电位为-3.02V,两者相差较大,易形成微电池,产生电化学腐蚀,特别是锂的电位是所有金属中最低的,极其活泼,易和腐蚀介质反应而被腐

6、蚀[4].所以镁锂合金具有耐腐蚀性差的缺点,抗腐蚀性能低于一般常用镁合金,镁锂合金在潮湿空气、含硫气氛和海洋大气等大多数腐蚀环境中易于发生严重腐蚀.针对镁锂合金以上缺点,人们通过合金化,添加稀土,改进制造工艺等各方面对镁锂合金进行研究,但镁锂合金耐腐蚀性差问题一直没有得到有效的解决.因此,镁锂合金的表面改性开始受到人们的重视.磷化技术是一种应用广泛的金属表面处理技术.根据作用的不同,磷化膜可分为涂膜底层磷化膜,润滑绝缘性磷化膜及防腐蚀磷化膜等[5].对于汽车离合器、进口制动器,汽车机车等部件,磷化是这类产品的最终防

7、锈处理工艺,但普通的锌系磷化和锌钙系磷化很难满足产品耐蚀性的要求[6].在锌系或锌钙系磷化液中添加锰盐,得到锌锰系或锌锰钙系磷化液,不但可满足磷化膜厚度及耐蚀性的要求,还能提高膜层的耐磨性能及附着力[7]第卷第期华　南　理　工大学学报（自　然　科　学版）　　　　　Vol.　No.年月JournalofSouthChinaUniversityofTechnology　　Month　Year.目前,有关镁锂合金磷化膜的研究较少,而对镁锂合金的锌锰系磷化膜研究未见报道.黄晓梅等[8,9]对镁锂合金进行锌系磷化和锰系磷化,

8、锌系磷化膜对镁锂合金基体具有较强的防护作用,与基体相比,低频容抗高度增加近4000倍,磷化膜的形貌为膜层附着镶嵌颗粒,裂纹粗且深;锰系磷化膜耐腐蚀性能较好,表面较平整光滑,但膜层带有裂纹,且随温度的增加裂纹加深.本文将在此基础上研究镁锂合金的锌锰系磷化,探讨磷化液pH值、磷化温度、纳米TiO2的添加对磷化膜结构与耐蚀性能的影响.1材料与方法1.1实验材料与仪