磷化PH值和时间对AZ91D镁合金表面磷化膜形貌和耐蚀性的影响

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磷化工艺中的各种影响因素

磷化工艺的影响因素磷化膜的质量直接影响与有机膜、涂层的附着力和防护性,影响磷化工件的耐磨、耐微动力磨损和抗擦伤性,以及磷化膜能否成为润滑剂的载体。

磷化膜质量的高低,取决于磷化所采用的工艺是否恰当,磷化过程是否符合工艺要求,因此要十分注意影响磷化工艺的因素。

影响磷化工艺的主要因素有：材质及表面状态、磷化前处理、磷化后处理、磷化液的化学成分等。

下面试就影响磷化工艺的主要因素作一分析。

（一）材质及表面状态。

同是钢铁工件,受含有的其它元素不同,表面晶格是否遭受腐蚀等因素的影响,形成的磷化膜颜色、均匀性、抗腐蚀能力不一样。

低碳钢容易磷化,膜的结晶致密,颜色较浅；中、高碳钢和低合金钢比较容易磷化,结晶有变粗的倾向,磷化膜颜色深;含有较多铬、钼、钨、钒、硅等元素的钢材不容易磷化。

磷化膜随钢材中碳化物含量和分布的不同存在差异,因此,不同钢材应选用不同的磷化工艺和相应的磷化产品。

（二）前处理。

磷化前的表面处理程度是影响磷化质量的重要因素。

因此,要求除净所有的锈迹、油污。

具体要求是,脱脂后的工件,不应有油脂、乳浊液等污物,其表面应能被水完全湿润;酸洗后的工件,不应有目视可见的氧化物、锈及过腐蚀现象.为防止过腐蚀,减轻氢脆,应在酸洗液中加入缓蚀剂.为防止酸雾,酸洗液中可加入酸雾抑制剂;喷抛丸清理后的工件,不应有漏喷、磨料粘附、锈蚀及油污,其表面应露出金属本色.从除油后到磷化前这一过程,工件不允许直接接触手或有油的污物。

经强酸、强碱处理后的钢铁件,一般会增大结晶粒度,增加膜的重量。

水洗是将工件表面从前道处理工序中带出来的残留化学成分除去,防止对下道处理工序的影响。

除油后的不良水洗会使油污再沉积,更多地消耗酸,造成不均匀的酸洗,形成不均匀的磷化膜;酸洗后的不良水洗,导致磷化槽液游离酸度升高,形成稀疏、不均匀的磷化膜,甚至磷化后的工件生锈。

要保证水洗质量,应保持清水的特定pH值或更有效的导电率,延长清洗时间和次数。

（三）后处理。

磷化条件对金属表面磷化膜性能及着色的研究

磷化条件对金属表面磷化膜性能及着色的研究摘要：传统的着色剂一般能耗比较大，污染相当严重，而且要求设备精良。

近些年来，国外开发了一系列磷化着色的新工艺，提高了样品的装饰性能和抗蚀性能，降低污染，设备简单易操作，有着广泛的应用前景。

本文通过制备水溶性丙烯酸树脂应用在金属表面磷化膜的着色，以此制备彩色磷化膜，提高制品的光洁度，耐腐蚀性能。

并探究色料含量、浸渍着色时间、烘干温度等因素与着色膜性能的影响。

关键词：水溶性丙烯酸树脂表面处理着色磷化膜一、前言近年来，磷化法已经应用在各种防腐蚀工艺中，采用磷化的方法，使金属表面生成磷化膜，以此提高材料的抗腐蚀性，提高光亮度，提高耐老化性。

常规的磷化工艺生成的磷化膜只是起到了防腐蚀的作用。

制备水溶性丙烯酸树脂应用在金属表面磷化膜的着色，探究其对金属样品性能的影响。

水溶性丙烯酸树脂为水性涂料，与传统的溶剂型涂料相比较而言，水性涂料价格低、使用安全，节省能源和资源，对环境的污染小，已经成为当前发展涂料工业的主要方向。

水溶性丙烯酸树脂涂料是水性涂料中发展速度最快、品种最齐全的无污染型涂料。

丙烯酸类水溶性树脂是水性油墨的连接料，在水性油墨制备过程中影响水性油墨性能，应用比较广泛。

选用水溶性丙烯酸树脂具有较高的光泽度、耐化学性、耐水性、耐热性、耐候性和耐污染性，因此以此作水性油墨的连接料，无论在合成高分子乳液时还是在直接分散溶解时都能表现出优良的性能。

本实验首先制备出水溶性较好的丙烯酸树脂，然后以此为原料，将其应用在金属表面磷化膜的着色，以此制备彩色磷化膜，提高制品的光洁度，耐腐蚀性能。

并探究色料含量、浸渍着色时间、烘干温度等因素与着色膜性能的影响。

二、实验部分1.水溶性丙烯酸树脂的制备1.1 原料规格1.2 实验步骤2.磷化膜的制备2.1原料规格化学分析纯为丙酮、盐酸、草酸、硝酸锌、碳酸钠、氧化铬；着色剂用上一步制备的水溶性的丙烯酸树脂；色浆；金属制品是离合器片（08F钢）2.2磷化膜的制备及测试金属试样首先用丙酮除去表面油脂，然后用碳酸钠溶液洗涤，再用水清洗一遍，清洗完毕后将试样放入磷化液中磷化一定的时间，然后将样品拿出在去离子水中冲洗。

AZ91D镁合金表面复合镀层局部腐蚀现象解析及化学镀Ni_P_Cu的研究

文章编号:1007-1385(2009)03-0040-05AZ91D镁合金表面复合镀层局部腐蚀现象解析及化学镀N i-P-Cu的研究沈　波1　任玉平2　杨中东2　裴文利2　王继杰1　樊占国2　秦高梧2(1.沈阳航空工业学院材料系,辽宁沈阳　110136; 2.东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳　110004)摘　要:采用SE M-E DX和光学显微镜等分析手段,研究了AZ91D镁合金化学镀N i-P/电镀Cu/N i/Cr复合镀层盐雾试验时局部严重腐蚀的原因。

研究发现,AZ91D镁合金基体的孔隙缺陷是由于其在化学镀和电镀过程中,缺陷处未能形成致密镀层而出现凹陷贯穿性的微孔所致。

在此基础上,探讨了加入微量Cu的化学镀N i-P工艺,Cu能显著细化镀层胞状组织尺寸,抑制表面胞状凸起;极化曲线和盐雾测试表明Cu微合金化的N i-P镀层能明显改善N i-P化学镀层的耐蚀性能。

关键词:AZ91D镁合金;盐雾试验;极化曲线;局部腐蚀;化学镀;N i-P-Cu中图分类号:T Q031.6文献标识码:A AZ91D为目前研究和应用最广的镁合金之一,该合金铸件主要在室温下使用,具有质轻、比强度和比刚度高、吸震、耐腐蚀、防电磁干扰能力强以及成型性能和热扩散能力好的特点[1-2]。

尽管AZ91D镁合金有如上的优异性能,但由于其电极电位很负,所以化学活性很高;另外, AZ91D的组织是由α-Mg和Mg17A l12金属间化合物组成,它们之间的电极电位差较大,造成其表面电化学性质极不均匀,容易形成电偶腐蚀,因而镁合金耐腐蚀性很差,这限制了其进一步推广应用[1-2]。

因此对镁合金部件必须进行表面防护处理。

一般镁合金常用的表面处理方法有化学转化膜、微弧氧化以及化学镀和电镀等。

化学转化膜主要是铬酸盐或磷酸盐转化膜,主要作为后续涂料涂层的前处理以增加漆膜的结合力,是目前镁合金最广泛应用的防腐处理方法;微弧氧化可以得到类似陶瓷的膜层,具有一定的耐蚀性和高的硬度以及较好的耐磨性,但是该类氧化膜一般粗糙多孔,所以氧化后必须进行封闭处理或有机涂覆,以进一步改善耐蚀性。

AZ91D镁合金磷酸盐转化膜的制备及性能

AZ91D镁合金磷酸盐转化膜的制备及性能高阳;代明江;向兴华;韦春贝;侯惠君【摘要】提出了一种压铸镁合金AZ91D表面磷酸盐化学转化工艺,其配方及操作条件为:磷酸8mL/L,氧化锌3 g/L,酒石酸3 g/L,氨水4 g/L,硝酸钠3 g/L,氟化钠1 g/L,温度25～30℃,时间5min.研究了该无铬转化膜的表面和截面形貌,化学成分,物相组成,结合力,孔隙率和耐蚀性.结果表明:磷酸盐转化膜主要由Mg、Zn、Al12Mg17和Zn3(PO4)2·4H2O组成,结合力均＞8分,孔隙率由封孔前的27.91%降为封孔后的6.98%,耐中性盐雾时间均可达到24 h.电化学实验结果显示,转化膜的腐蚀电位比基体提高了64 mV,封孔处理后腐蚀电位提高了122 mV,腐蚀电流密度均降低了两个数量级.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2010(029)010【总页数】5页(P32-36)【关键词】镁合金;磷酸盐转化膜;封孔处理;耐蚀性;电化学【作者】高阳;代明江;向兴华;韦春贝;侯惠君【作者单位】华南理工大学材料科学与工程学院,广东,广州,510640;广州有色金属研究院材料表面研究所,广东,广州,510651;广州有色金属研究院材料表面研究所,广东,广州,510651;华南理工大学材料科学与工程学院,广东,广州,510640;广州有色金属研究院材料表面研究所,广东,广州,510651;广州有色金属研究院材料表面研究所,广东,广州,510651【正文语种】中文【中图分类】TG178镁合金有优越的性能，如比强度、比刚度很高，阻尼容量好，减震性能好，还能防电磁屏蔽，被广泛应用在航空、交通、军事、3C产品等领域。

但它的耐蚀性比较差，化学性质十分活泼，这在一定程度上制约了镁合金应用领域的拓展[1-2]。

为了改善其耐蚀性能，许多镁合金表面的防护方法相继被开发出来，比如金属覆层、化学转化、阳极氧化、微弧氧化、气相沉积以及有机涂层等[3]。

表面合金化对AZ91D镁合金耐蚀性的阻碍

表面合金化对AZ91D镁合金耐蚀性的阻碍论文关键词：镁合金激光功率耐蚀性论文摘要：对镁合金进行表面处置，提高其耐磨性和耐蚀性，是现今表面工程研究领域一个重要内容。

本研究以AZ91D镁合金为基体，Al为合金粉末，以激光表面改性技术为手腕，致力提高镁合金表面耐蚀性。

探讨激光功率对AZ91D基体和Mg－Al改性层耐蚀性的阻碍规律，得出优化工艺参数。

镁合金因具有低密度、高比强度和高比刚度及优良的阻尼减震性，而在工业应用中受到愈来愈多的重视，尤其是在航空、航天和汽车领域倍受亲睐。

可是，由于镁的标准电极电位为-2.30V[1]（25℃，VSH 电极），其耐蚀性极差，即便在室温下也会与空气发生氧化反映，是极活泼的金属，这大大限制了其作为工程结构材料的应用范围。

通过激光，对镁合金材料的表面进行改性处置，可专门好的提高基体抗氧化的能力，使其应用更普遍。

实验研究激光功率对AZ91D压铸镁合金改性层耐蚀性的阻碍。

试样尺寸为75mm×50mm×10mm，对改性层进行打磨使其滑腻，用以去除杂质和氧化膜，不要留有划痕且无磨粒镶嵌，最后用丙酮清洗干净。

在合金表面覆盖Al粉，用酒精作为粘结剂。

激光合金化改性后用PH=6.5-7.二、浓度为3.5%的NaCl溶液，在恒温35ºC条件下进行耐侵蚀实验。

每一个实验周期为24小时，持续盐雾喷淋8个小时，停喷16个小时，共进行4个周期。

μm，圆形光斑，输出功率在5kW以上；SEM扫描电子显微镜观看组织形貌；XRD26000型X射线衍射仪测定物质的微观结构和晶格常数，对相结构做出定性和定量分析；EPMA-1610型电子探针对改性层横截面Mg、Al元素散布进行分析。

SHAPE \* MERGEFORMAT(a) 1.5kW (b) 2 kW (c) 2.5 kW图1 不同功率下合金化区形貎Fig. 1 The microstructure of the alloying zone in different powers图1为在扫描速度7mm/s、光斑直径3mm时，不同功率下合金化改性层的显微组织。

磷含量对AZ31镁合金化学镀Ni-P层结构和耐蚀性能的影响

磷含量对AZ31镁合金化学镀Ni-P层结构和耐蚀性能的影响袁亮;马立群;秦铁男;丁毅【摘要】采用化学镀法,通过改变还原剂与络合剂的浓度比以及镀液的pH值,可以控制AZ31镁合金基体上所得Ni-P镀层中的磷含量在较大范围内变化,从而获得不同性能要求的镀层.采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射(XRD)及电化学极化等方法,分析了磷含量对Ni-P镀层微观形貌、物相结构和耐蚀性的影响.结果表明,高磷Ni-P镀层的球状颗粒细小致密,镀层与基体间的结合平整均一;随着磷含量的升高,镀层结构由晶态向非晶态转变;电化学结果表明,高磷Ni-P镀层具有更好的耐中性NaCl溶液点蚀性能.【期刊名称】《腐蚀与防护》【年(卷),期】2010(031)009【总页数】4页(P696-699)【关键词】磷含量;AZ31镁合金;化学镀镍;点蚀【作者】袁亮;马立群;秦铁男;丁毅【作者单位】南京工业大学材料科学与工程学院,南京,210009;南京工业大学材料科学与工程学院,南京,210009;南京工业大学材料科学与工程学院,南京,210009;南京工业大学材料科学与工程学院,南京,210009【正文语种】中文【中图分类】TG174.44本工作主要通过改变还原剂与络合剂的浓度以及镀液的p H值等因素,来获得不同磷含量的Ni-P镀层,以期提高Ni-P镀层的耐腐蚀性能。

1.1 试验材料试验材料为AZ31镁合金,其主要化学成分见表1。

试样统一加工成规格为60mm×30 mm× 0.5 mm薄片,依次用180#、360#、800#、1500# SiC水磨砂纸打磨边角,然后用去离子水清洗、丙酮清洗、干燥以供试验。

1.2 镀层制备工艺流程为碱洗→酸洗→活化→化学镀镍(各个步骤间用蒸馏水冲洗干净)[8,9]。

(1)前处理碱洗:NaOH 62 g/L、Na2CO340 g/L、Na3PO430 g/L,温度70℃,时间10 min;酸洗:H3PO4200 g/L、HNO330 g/L、NaF 1 g/L,室温,时间15 s;活化:HF(30%)375 mL/L、室温、时间5 min。

pH值对触变成形和金属型铸造AZ91D镁合金试样应力腐蚀行为的影响

（兰州理工大学材料科学与工程学院，省部共建有色金属新材料国家重点实验室培育基地，甘肃兰州７０５）３００
摘要：采用静载荷实验和扫描电镜，研究了Ｈｐ值对触变成形和金属型Ａ９ＤＺＩ镁合金应力腐蚀行为的影响。通过对试
验现象、试样断裂时间及断口形貌的对比分析，结果表明：触变成形Ａ９Ｄ镁合金的抗应力腐蚀敏感性明显高于金属ＺＩ型Ａ９Ｄ镁合金的。主要是由于触变成形工艺的优良性，使得镁合金的组织在二次加热等温处理的过程中具有了球状ＺＩ的组织结构，而并非像金属型那样的树枝晶状的组织。同时这种成形工艺也降低了铸件的缩松、气孔和氧化夹杂等缺
ａｎｔｌｄＭｅａｕｄＡＺ９ＭａｎｓｕＡｌｙＭｏｌ１Ｄｇｅｉｍｌｏ
ＬＨｉｏｇＨＮＴ－ｎＡｕｎＯＵＷｅａ。ＬｉｎＩａｈｎ。ＣＥｉ。ＨＯＹａ。Ｈｉｏ０Ｗｅｌｇ－ｊｕ－－ｉ
ｂｃｕｅｔｉｏｏｍｅｃａｓｘｅｌｎ．Ｍａｅｔｅｒａｉａｉｏｈｍａｎｓｕｅａｓｈｘｆｒｄｒｆｗａｅｃｌｔｔｅｋｈｏｇｎｚｔｏｎｆｔｅｇｅｉｍａｌｙａｌｈｓｏｓｈｒａａｔｌｎｔｅｃｕｓｆｒｈａｉｇａｄｉｏｈｒａｒａｍｅｔｔｉｏｈｎｔｌｅｄｉｐｅｉｌｐｒｃｅｉｈｏｒｅｏｅｅｔｎｓｔｅｍｌｅｔｎ。ｉＳｎｔｔｅｉｉａｎｒｅｃｉｎｔｉｄｔ

镁合金磷化处理与磷化膜的耐蚀性

1． 3． 2 电化学测试
电化学测试采取三电极系统，以饱和甘汞电极
为参比电极，铂电极为辅助电极，磷化前后的试样
为工作电极，非工作面用 914 胶封装后暴露大约 1． 5 cm2 的工作面积。电解液为室温的 3% NaCl 水
溶液。其中极化曲线测量在华中科技大学生产的
优磷化配方处理可以显著提高镁合金的耐腐蚀性能。
关键词：镁合金；磷化膜；耐腐蚀性能
中图分类号： TG174． 4
文献标识码： A
Phosphating Treatment of Magnesium Alloy and Corrosion Resistance of the Phosphating Film
收稿日期： 2010-08-19
修回日期： 2010-10-13
基金项目：北京市新型高分子材料制备与成型加工重点实验室项目（ 20100412）
·6· Feb． 2011
Plating and Finishing
Vol． 33 No． 2 Serial No． 215
1 实验方法
1． 1 实验材料与试样实验所用材料为 AZ91D 镁合金，其组成为：
磷化处理工艺流程为：镁合金试样→酒精清洗 →丙酮清洗→碱洗脱脂（在 50℃ 的 5% 氢氧化钠溶液中浸泡 15min） →水洗→水洗→磷化处理（室温， 15min） →冷风吹干→备用。
磷化基础液配方如下：
磷酸（ w = 85% ）
25 ～ 35 mL / L
氧化锌
1 ～2 g/L
氟化钠
1 ～3 g/L
6 2（ 1． 5） 3（ 35） 1（ 1． 0） 2（ 3． 0） 164

pH和时间对镁合金表面磷化膜形貌和耐蚀性的影响

Ｃｅｃｌｅｈｏｏｙｅｉｇ１０２，Ｃｉａ２ＳｈｏｏｔｒｌＳｉｎｅａｄＥｇｅｒｇｅｉｇｈｍｉｃｎｌ，Ｂｉｎ０９ｈｎ；．ｃｏｌｆｅａｃｃｎｎｉｅｎ，ＢｉｎａＴｇｊ０ＭａｉｓｅｎｉｊＵｉｒｔｏｈｍｃｌｅｈｏｇ，ｅｉｇ１０２Ｃｉａ３ＢｉｎＢｏｒｓｎＰｏｅｔｎＩｄｓｎｖｓｙｆｅｉａＴｃｎｌｙＢｉｎ００９，ｈｎ；．ｅｉｇＢＳＣｒｉｒｔｉｕｔｅｉＣｏｊｊｏｏｃｏｎｒｙ
（．１北京化工大学教育部碳纤维及功能高分子重点实验室，京１０２；．京化工大学材料北００９２北科学与工程学院，京北１０２３北京碧海舟腐蚀防护工业股份有限公司，北京００９；．１０２）００９
摘要：用扫描电子显微镜和电化学阻抗谱研究了磷化液ｐＨ和磷化时间对镁合金表面磷化膜形貌
引言
作为一种结构材料，合金具有很多优异的性镁能，中的某些性能还是其他的一些结构材料所无其法替代的… 。但是，镁合金的电极电位很负且化学 பைடு நூலகம்
合金的表面磷酸盐化学转化处理因具有绿色环保、
Ｃ．ｔ，ｅｉｇ１０２ＣｉａｏＬｄＢｉｎ００９，ｈｎ）ｊ
Ａｂｓｒｃ：ｎｕｎｅｆｐｖｕａｄｈｓａｉｇｔｎｈｒｏｏｎｏｒｓｏｒｓｓａｃｏｔａｔＩｆｅｃｓｏＨａｅｎｐｏｐｈｔｎｉｌｌｍｅｏｔｅｍｏｐｈｌｇａｄｃｒｏｉｎｅｉｔｎｅｆｙｐｏｐｈｔｏｔｎｎｍａｎｓｕａｌｙｗｅｅｓｕｅｙｓａｎｎｌｃｒｎｍｉｒｓｏｙａｌｃｒｃｅｃｌｈｓａｅｃａｉｇｏｇｅｉｍｌｏｒｔｄｉｄｂｃｎｉｇｅｅｔｏｃｏｃｐｎｄｅｅｔｏｈｍｉａｉｅａｅｓｃｒｍ．ＲｅｕｔｎｄｃｔｄｔａｅｍｐｄｎｃｐｅｔｕｓｌｓｉｉａｅｈｔｗｈｎｐＨａｕｓ２．ｎｄｐｏｐｈｔｎｉｓ２ｎ，ｖｌｅｗａ５ａｈｓａｉｇｔｍｅｗａ０ｍｉｔｅｐｈｓｈａｅｃａｉｇｓｏｄａｃｎｉｕｏｓｎｅｅｌｃｏｔｕｔｅａｄｔｅｂｓｒｔｃｉｅｆｎｔｎ．ｈｏｐｔｏｔｎｈｗｅｏｔｎｕｅｄｌ－ｉｍｉｒｓｒｃｕｒｎｈｅｔｐｏｅｔｕｃｉｋｅｖｏＫｅｙｗｏｄｍａｎｅｉｍｌｏｒｓ：ｇｓｕａｌｙ；ｐｏｐａｅｃａｉｇ；ｐｖｕｈｓｈｔｏｔｎＨａｅ；ｐｓｈｔｎｉｌｈｏｐａｉｇｔｍｅ；ｃｒｏｉｎｒｓｓａｃｏｒｓｏｅｉｔｎｅ

AZ91镁合金表面电化学沉积羟基磷灰石涂层的制备及其耐蚀性

AZ91镁合金表面电化学沉积羟基磷灰石涂层的制备及其耐蚀性张忠忠;徐芳君;贾甜甜;邓坤坤;聂凯波【期刊名称】《腐蚀与防护》【年(卷),期】2017(038)008【摘要】采用电化学沉积方法在AZ91镁合金表面制备了羟基磷灰石(HA)涂层,研究了电沉积工艺参数对羟基磷灰石涂层形貌和相组成的影响,并通过腐蚀浸泡试验、极化曲线测试等方法对该涂层的耐蚀性进行了研究.结果表明:当溶液pH为4.5,温度为60℃时,涂层的致密性最好,呈放射状的结构,主要成分为HA相,涂层的厚度约为60～70μn,与基体结合较好;HA涂层对镁合金基体具有较好的保护作用,显著提高了基体合金在生理溶液中的耐蚀性.%Hydroxyapatite (HA) coatings were prepared on the sudace of AZ91 magnesium alloy by electrochemical deposition method.The effects of electrodeposition parameters on phase composition and morphology of the HA coatings were studied.And the corrosion resistance of the HA coatings was investigated by corrosion immersion testing and polarization curve testing.The results show that the HA coating prepared at pH value of 4.5 and temperature of 60 ℃ was the most compact,was composed of HA and presented radical structure with a thickness of about 60-70 pm.The HA coating had good protection forAZ91 magnesium alloy and significantly improved the alloy corrosion resistance of AZ91 magnesium alloy in physiological solution.【总页数】5页(P615-618,636)【作者】张忠忠;徐芳君;贾甜甜;邓坤坤;聂凯波【作者单位】太原理工大学材料科学与工程学院,太原030024;太原理工大学先进镁基材料山西省重点实验室,太原030024【正文语种】中文【中图分类】TG174【相关文献】1.镁合金表面电化学沉积制备羟基磷灰石涂层及耐腐蚀性能的研究 [J], 华帅;陶庆爽;郭亚鑫;刘小萍;范爱兰;唐宾2.LY12铝合金表面电化学沉积制备DTMS硅烷膜及其耐蚀性研究 [J], 胡吉明;刘倞;张鉴清;曹楚南3.AZ91镁合金表面MgFe_2O_4薄膜的溶胶-凝胶法制备及其耐蚀性能 [J], 刘晓寒;冯静;屈文娟4.AZ91镁合金表面稀土转化膜的制备及耐蚀性能研究 [J], 许越;陈湘;吕祖舜;李英杰5.AZ91镁合金表面Ce-Mn复合转化膜室温制备及其耐蚀性研究 [J], 盘艳红;杜军;李文芳;穆松林因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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Key Laboratory of Carbon Fiber and Functional Polymer Ministry of Education, Beijing University of Chemical Technology, 100029, Beijing College of Material Science and Engineering, Beijing University of Chemical Technology, 100029, Beijing
The 6th China Corrosion Conference
Influence of PH Value and Treatment Time on the Morphology and the Corrosion Resistance of Magnesium Alloy AZ91D
Yong ZHOU, Jinping XIONG*
3
镁合金基体
10
2
3
3
0.0
2.0x10
3
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3
8.0x103来自Z' / .cm
10 -2 10
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2
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3
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4
10
5
Frequency / Hz
(b)Bode
（a）Niquist
图 2. 不同 pH 值的磷化液处理的镁合金在 3.5%NaCl 溶液中的 EIS
磷化 PH 值和时间对 AZ91D 镁合金表面磷化膜形貌和耐蚀性的影响
周勇，熊金平*
北京化工大学碳纤维及功能高分子教育部重点实验室，100029，北京北京化工大学材料科学与工程学院，100029，北京
摘要：用扫描电子显微镜和电化学阻抗谱研究了磷化液 pH 值和磷化时间对 AZ91D 镁合金表面磷化膜形貌和耐蚀性的影响。实验结果表明：当磷化液 pH 值 2.5，磷化时间 20min 时,所得到的磷化膜对镁合金基体的保护作用最强，磷化膜在扫描电镜下观察呈连续的针尖状结构。关键词：AZ91D 镁合金；磷化膜；pH 值；磷化时间
Abstract: Influence of pH value of phosphating bath and treatment time on the morphology and the corrosion resistance of magnesium alloy AZ91D was investigated by scanning electron microscopy and electrochemical impedance spectrum. The results indicated that when the pH value was 2.5 and the phosphating treatment time was 20min, the phosphate coating showed a needle-like microstructure under scanning electron microscopy and the best protection on magnesium alloy AZ91D. Keywords: magnesium alloy AZ91D; phosphate coating; pH value; treatment time
细致均匀、耐蚀性好，而 pH 值过高或过低，都会使磷化膜对基体的保护作用下降； G.Y.Li 等的研究表明，当磷化液的 pH 值为 2.15-1.5 时，所得到的磷化膜的耐蚀性最好。但是，关于磷化液 pH 值和磷化时间对 AZ91D 镁合金表面磷化膜形貌和耐蚀性影响的报道还不多。本文采用扫描电镜 (SEM) 观察了在不同磷化液 pH 值和不同磷化时间下所得到磷化膜的微观结构形貌，并通过电化学阻抗谱(EIS)研究了磷化液 pH 值和磷化时间对磷化处理后镁合金耐蚀性的影响。
2.4 磷化膜形貌分析
采用 LEO-1450 型扫描电镜观察镁合金表面磷化膜的微观形貌。
a (镁合金基体)
b (pH=5)
c (pH=4)
d (pH=3)
e (pH=2.5)
f (pH=2)
图 1. 不同 pH 值的磷化液中所得到镁合金表面磷化膜的 SEM
1099
978-1-935068-89-1 © 2011 SciRes.
2.3 电化学测试
采用 PARSTAT2273 型电化学工作系统测试磷化处理后镁合金在 3.5%NaCl 溶液中的电化学阻抗谱。测试时采用三电极体系，辅助电极为铂电极，参比电极为甘汞电极，磷化处理后的镁合金为工作电极。电化学阻抗测试时的频率范围为 100kHz-10mHz，正弦信号的幅值为±10mV。
3.2 磷化时间的影响
图 3 为磷化温度为 30℃，磷化液 pH 值为 2.5 条件下，不同磷化时间下所得到镁合金表面磷化膜的 SEM。从图 3 中可以看出，当磷化时间为 1min 时，镁合金表面只是零散地分布着一些晶核，大部分的表面被镁合金基体所占据；磷化时间从 1min 到 10min，晶核的数量增多，磷化膜逐渐将镁合金基体覆盖；当磷化时间达到 20min，磷化膜将镁合金基体完全覆盖，
成分含量 Al 8.5-9.5 Zn 0.45-0.90 Mn 0.17-0.4 Si ≤0.05 Cu ≤0.025 Ni ≤0.001 Fe ≤0.004 Mg 余量
2.2 磷化配方与处理工艺
磷化液主要组成成分为：ZnO 0.5-5.0g/L、NaNO3 0.2-9.0g/L、NaF 0.1-4.0g/L、酒石酸钠 0.3-7.0g/L。磷化处理工艺的流程为：镁合金试样→240#-1000# 水砂纸打磨→水洗→无水酒精和丙酮清洗→干燥→磷化处理→水洗→干燥备用。磷化温度为 30℃，磷化液 pH 值为 2-5,磷化时间为 1-30min。
并呈现出连续的针尖状结构且磷化膜并不完全致密，存在着少量的裂纹。裂纹的出现时因为在磷化过程中磷化液中的 H+会与镁合金反应生成 H2，这些裂纹正是由于 H2 从镁合金表面析出而造成的。磷化时间为 30min 得到的磷化膜也呈现出针尖状结构，但是与 20min 得到的磷化膜相比，针尖状结构不明显且裂纹变大了，其原因是：1-20min 这个过程是磷化膜的生长阶段，当磷化时间达到 20min，磷化膜的生长就基本完成了，继续延长磷化时间，磷化液中游离酸根离子的存在使磷化膜发生了部分溶解，使得针尖状结构不明显、裂纹变大。磷化膜呈现出连续的针尖状结构且磷化膜并不完全致密，存在着少量的裂纹。图 4 为磷化温度为 30℃，磷化液 pH 值为 2.5 条件下，不同磷化时间处理后的镁合金在 3.5%NaCl 溶液中的 EIS。从图 4 （a）所示 Niquist 图中的可以看出，磷化处理时间从 1min 到 20min，Niquist 图中容抗弧半径逐渐增大，但是当磷化处理时间超过 20min 后， Niquist 图中容抗弧半径不但不增大反而却急剧下降。从图 4（b）所示的 Bode 图中可以看出，磷化处理时间从 1min 增加到 15min 时，10mHz 下的阻抗值逐渐增大，但是当磷化时间超过 20min 后，10mHz 频率下的阻抗值降低并且基本恒定在 1.2×104Ω·cm2 左右。磷化 30min 时 10mHz 下的阻抗值较 20min 时要小这一现象从侧面也证明了 SEM 得到的结论，即磷化时间存在一个最优值，磷化时间过长反而会使磷化膜的完整致密性有所下降，从而导致对镁合金基体的保护作用下降。
图 2. 为磷化温度为 30℃，磷化时间为 30min 条件下，不同 pH 值的磷化液中磷化处理后镁合金在 3.5%NaCl 溶液中的 EIS。从图 2（a）所示的 Niquist 图中可以看出，不同 pH 值的磷化液磷化处理后镁合金在 3.5%NaCl 溶液中电化学阻抗谱 Niquist 图中表现出来的容抗弧半径大不相同，当 pH=2.5 时 Niquist 图中容抗弧半径最大且没有出现感抗弧；而当 pH=5、 4、 3 或 2 时 Niquist 图中表现出来的容抗弧半径相对于 pH=2.5 时都较小且都出现了感抗弧。感抗弧的出现表明磷化膜具有一定的电感特征而容易导电，从而起不到对镁合金基体良好的保护作用。从图 1（b）所示的 Bode 图中可以看出，当 pH=2.5 时 10mHz 下的阻抗值 3 2 高达 7.4×10 Ω·cm ，而当 pH=5、4、3 和 2 时 10mHz 下的阻抗值分别为 2.5×102Ω·cm2 、 1.4×103Ω·cm2 、 9.8×102Ω·cm2 和 7.1×103Ω·cm2，几乎小了 1 个数量级，而镁合金基体在 10mHz 下的阻抗值仅仅只有 1.0×102Ω·cm2。这说明在不同 pH 值磷化液中得到的磷化膜对镁合金基体均有一定的保护作用，当 pH=2.5 时所得到磷化膜的保护作用最强。
The 6th China Corrosion Conference
3x10 2x10 1x10 -Z'' / .cm
2 3
3
3
pH=2 pH=2.5 pH=3 pH=4 pH=5
10
4
pH=2 pH=2.5 pH=3 pH=4 pH=5
镁合金基体
10 |Z| / .cm
2
3
0 -1x10 -2x10 -3x10
3 结果与讨论
3.1 磷化液 pH 值的影响
图 1 为磷化温度为 30℃，磷化时间为 30min 条件下，不同 pH 值的磷化液中所得到镁合金表面磷化膜的 SEM。从图 1 中可以看出，当磷化液 pH=5 时，在镁合金表面上零散地分布着少量的晶核，而大部分表面仍然被镁合金基体所占据；当 pH=4 时，晶核较 pH=5 时增加了许多且一些晶核开始长大，但是仍然没有完全将基体覆盖；当 pH=3 和 2.5 时，磷化膜已经可以将镁合金基体完全地覆盖住，但是磷化膜上出现了一些球状凸起物，pH=3 时磷化膜上的球状凸起物要比 pH=2.5 时要多。这一现象可以解释为：当 pH=3 时磷化液中的 H+浓度相对来说还比较小，这样会导致磷化液中可溶性磷酸二氢盐的离解平衡向右移动，磷化液中 Zn2+和 PO43-的含量会急剧增加；当镁合金基体被磷化膜完全覆盖后，磷化液中剩余的 Zn2+和 PO43-会继续在磷化膜表面沉积，这样在磷化膜上就出现了球状凸起物。球状凸起物的存在使磷化膜均匀性变差，当磷化膜与电解质溶液接触时会在磷化膜上形成许多腐蚀微电池，使得磷化膜对基体的保护作用变差。