镁合金表面浸锌技术文献综述
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镁合金产品电镀常用工艺与浸锌配方
近来平台上多位微信网友发来咨询:镁合金的电镀方法是什么,工艺是什么,关健配方是什么?
今天我们乐将团队就与大家来分享探讨一下
镁合金是目前最轻的金属结构材料, 被誉为最理想的电子产品壳体材料和轻型车辆转向系统材料。
又由于其质轻和良好的生物相容性, 目前已被考虑用于植入人体的生物材料。
但Mg 在实用金属中是电位最负的金属, 易氧化, 在潮湿环境﹑酸性及中性介质中易受腐蚀, 因此对镁合金表面进行处理以提高其耐蚀能力是十分必要的。
而功能性镀层可明显提高镁合金镀层的抗蚀性﹑耐磨性及耐热性等。
一,常用的镁合金产品电镀方法有:
1.镁合金经浸锌处理后, 再进行氰化物预镀铜, 再进行后续电沉积处理, 这种方法虽然可以得到较好的镀层
2.镁合金表面直接化学镀镍, 在此基础上电沉积其他金属, 这种方法虽然步骤简单, 但镀层与基体结合力差﹑产品品质不易控制, 镀液寿命短﹑成本高。
二,镁合金浸锌工艺配方:
氧化锌 60 g/ L
氢氧化钠 300 g/ L
氟化氢铵 8 g/ L
酒石酸钾钠 10 g / L
碳酸钠 2 g/ L
三氯化铁 1 g / L
硫酸铜 3 g/ L。
镁锂合金双络合剂浸锌溶液与镀层性能的研究浸锌方法是一种在镁合金表面进行电镀时常用的预处理方法。
传统的镁合金表面浸锌技术用于镁锂合金时需要热浸锌处理,且浸锌时间较长,浸锌层不均匀。
因此,探索可在室温下浸锌的镁锂合金浸锌溶液具有重要意义。
本文通过正交试验对葡萄糖酸钠单络合剂浸锌溶液室温浸锌工艺进行优化,优化工艺条件为:主盐浓度30 g/L、络合剂浓度120 g/L、浸锌时间3 min。
扫描电镜分析表明此时镁锂合金表面形成的浸锌层较均匀致密,覆盖度较好。
在葡萄糖酸钠单络合剂的浸锌溶液基础上,配制双络合剂浸锌溶液,通过电化学分析和扫描电镜分析确定双络合剂浸锌溶液优化配方为:葡萄糖酸钠120 g/L、酒石酸钾钠60 g/L、硫酸锌30 g/L、碳酸钠5 g/L、氟化锂3 g/L,并分析浸锌温度和浸锌时间对浸锌层表面微观形貌和电化学极化曲线的影响,确定适宜的浸锌温度为20~30℃,适宜的浸锌时间为3 min。
采用X-射线衍射仪分析浸锌层的相态结构,结果表明浸锌层中呈晶态结构特征的主要是晶态Zn。
探讨了浸锌机制,镁锂合金表面的浸锌过程主要在基体表面形成置换锌层的过程,是锌晶粒在基体上不断形核和长大的过程。
在形核与长大不断进行的过程中镁锂合金表面逐渐缩小,锌层对基体的覆盖度逐渐增加,形成了比较完整致密的浸锌层。
在镁锂合金表面形成的浸锌层上进行电镀镍层研究。
采用扫描电镜、X射线衍射分析及能谱对电镀镍层进行了表征,通过电化学分析研究电镀镍层的耐蚀性,结果表明,镁锂合金分别在单、双络合剂浸锌溶液中浸锌处理后,电镀镍层耐蚀性不同,双络合剂浸锌溶液优于单络合剂浸锌溶液。
而且在优化的双络合剂浸锌溶液中形成浸锌层使电镀镍层与镁锂合金有较好的结合力,并具有较高的硬度。
镁合金表面浸锌过程镁合金广泛应用在汽车、飞机、建筑、电子及其他相关机械行业中。
但是,由于镁合金电极电势较负,耐蚀性较差。
因而一般在镁合金基体表面进行电镀或化学镀前都要先在基体表面形成一层过渡浸锌层。
镁合金表面浸锌处理一般有三步比较重要:酸洗、活化、浸锌。
对于酸洗时间的选定,是通过比较不同酸洗时间后的基体金相显微图进行确定的。
对于活化时间的选定,是通过比较不同活化时间所得到的浸锌层表面形貌及活化过程中的电势-时间曲线而最终确定的。
对于浸锌过程分别研究了NaOH+ZnO及焦磷酸盐两种浸锌液体系。
对于NaOH+ZnO浸锌液体系,通过对浸锌层进行EDS分析及对浸锌过程的电势-时间曲线测量,发现NaOH+ZnO浸锌液体系在镁合金表面所得到的浸锌层并不十分理想。
对于焦磷酸盐浸锌液体系,实验过程中首先测试了在含有不同浓度的KF·2H2O浸锌液中镁合金基体的阳极极化曲线,从而了解了KF·2H2O在浸锌液中作用为抑制镁合金基体在浸锌液中的过度溶解;然后实验研究了二次浸锌过程,主要是比较研究一次浸锌层在活化液中溶解不同时间后所得到的二次浸锌层的表面形貌,最终确立合理的溶解时间;最后实验研究了浸锌液中加入1g/L的NiSO4后所得浸锌层的腐蚀电极电势升高、表面更加致密、电极电势也有所提高。
由于镁合金的浸锌过程为镁阳极的溶解反应和自由电子的接纳阴极反应导致新金属锌相的形成,这一特性允许我们把浸锌处理的整个过程看作电化学腐蚀过程。
以此作为基础,实验研究了浸锌过程镁合金基体表面的混合电势(Eg)与浸锌层在镁合金基体表面的覆盖度(θ)关系,并通过测试及计算得出镁合金在浸锌过程中,由于发生析氢反应基体所消耗掉的质量和浸锌层质量随时间的变化关系;进而得出浸锌层有效厚度随时间的改变;最后建立了镁合金表面浸锌过程的模型。
同主题文章[1].向群,屈伟平. 镁合金的发展趋势' [J]. 冶金丛刊. 2004.(05)[2].阎蕴琪. 环保交通工具用镁合金' [J]. 稀有金属快报. 2004.(04)[3].周宏,丛福官,赵宇,宋起飞,李伟. 镁合金再生后组织与性能的研究' [J]. 特种铸造及有色合金. 2005.(04)[4].刘向阳. 镁合金压铸技术及应用' [J]. 轻金属. 2005.(02)[5].李元元,张卫文,刘英,陈维平,倪东惠. 镁合金的发展动态和前景展望' [J]. 特种铸造及有色合金. 2004.(01)[6].邓玉勇,朱江,李立. 新型金属材料镁合金的发展前景分析' [J]. 化工技术经济. 2002.(04)[7].镁合金在电子产品上大显身手' [J]. 有色金属再生与利用. 2004.(09)[8].邓玉勇,朱江,李立. 新型金属材料镁合金的发展前景分析' [J]. 科技导报. 2002.(10)[9].闫燕. 镁合金加工失火预防和扑救' [J]. 劳动保护. 2001.(05)[10].刘凤芹,杨昇,单鹏. 镁合金表面前处理浸锌工艺及电镀铝研究' [J]. 特种铸造及有色合金. 2009.(09)【关键词相关文档搜索】:化学工程与技术; 镁合金; 浸锌; 混合电势; 覆盖度【作者相关信息搜索】:哈尔滨工业大学;化学工程与技术;李宁;周传哲;。
AZ91D镁合金表面浸锌工艺研究钱建刚;徐敏;滕晓明;黄巍【摘要】为使AZ91D镁合金表面浸锌时无需采用氢氟酸进行前处理,采用百格试验和盐雾试验等方法对浸锌液主要成份及工艺参数对所得浸锌层性能的影响进行了研究.结果表明:浸锌液中硫酸锌和焦磷酸钾的浓度、浸锌液的温度、pH值以及浸锌时间均对浸锌层的质量有很大影响;最佳浸锌液的组成为:硫酸锌40g/L,焦磷酸钾125g/L,抑制剂20g/L,添加剂80g/L,与工艺参数温度75±5℃,pH值10.5±0.5,时间2~3min;在最佳浸锌条件下可在AZ91D镁合金表面获得浸锌层的结合力良好,耐盐雾时在最佳浸锌条件下可在AZ91D镁合金表面获得浸锌层的结合力良发好,耐盐雾时间为28min,将浸锌后的镁合金进行电镀铜试验,铜镀层结合力与耐蚀性均良好.【期刊名称】《航空材料学报》【年(卷),期】2010(030)005【总页数】5页(P58-62)【关键词】镁合金;浸锌;结合力;耐蚀性【作者】钱建刚;徐敏;滕晓明;黄巍【作者单位】北京航空航天大学化学与环境学院,北京,100191;北京航空航天大学化学与环境学院,北京,100191;北京航空航天大学化学与环境学院,北京,100191;北京承轩恒安科技有限公司,北京,100022【正文语种】中文【中图分类】TG146.2+2镁是结构材料中最轻的金属材料之一,镁合金具有比强度、比刚度高,减震性好,易回收等一系列优点[1~3],目前已广泛应用于汽车、电子、航空、航天等行业中[4,5]。
然而,由于其耐蚀性及耐磨性差而使镁合金的应用受到很大限制。
目前国内外解决这两大难题的主要技术有:电镀、化学镀、阳极氧化、化学转化膜、物理气相沉积、表面有机涂层、激光表面处理等[6~9],其中电镀和化学镀是最常用的技术之一。
由于镁合金比较活泼,在其表面直接进行电镀或化学镀时,其镀层的结合力不够理想[10,11]。
因此,要想在镁合金表面得到结合力好的镀层,一般需要先在镁合金表面进行浸锌处理。
镁合金电镀工艺的研究镁合金作为21世纪的“绿色”工程金属,除了具有比重小、比强度高、导热导电性能良好等特点外,还兼有良好的电磁屏蔽和阻尼减震性能。
镁合金已成为现代汽车、电子、通讯等行业的首选材料。
但是镁合金耐腐蚀差的问题限制了其应用的范围。
因此选择适当的表面处理工艺以增强镁合金的耐蚀性具有重要的现实意义。
在镁合金表面处理方法中,最为简单有效的方法就是通过电化学方法在镁合金基体上镀一层所需性能的金属或合金,即电镀。
与其他镁合金表面处理方法相比,在镁合金上进行电镀处理,不仅可以获得高耐蚀性的镀层,而且镀层的性能可以根据不同的要求进行改善。
对于表面具有导电、导热性、可焊性、耐磨性的要求,电镀更是一种不可替代的表面处理方法。
本文对镁合金的性质、应用、腐蚀与防护的现状进行了综述。
研究了镁合金电镀前处理中的浸锌工艺。
比较三种无铬环保的浸锌配方,找出一种最适合镁合金电镀前浸锌的方法。
在此基础上,对时间、温度以及超声波对镁合金浸锌工艺的影响进行了详细的研究。
阐述了镁合金浸锌工艺的机理。
通过表面形貌的观察、极化曲线、结合力实验和NaCl浸泡实验,研究了电流和超声波对镁合金电镀的影响。
研究结果表明,在电流密度为1.5 A/dm~2~2.5 A/dm~2的范围内,可以获得性能良好的锌镀层;电流密度在1.0 A/dm~2~2.0A/dm~2的范围内可以得到性能良好的铜镀层。
在平滑直流、全波整流、半波整流三种电流波形下对镁合金进行电镀时,平滑直流下所得镀层的性能最佳。
用超声波辅助电镀,得到了外表细腻,光泽度好,晶粒均匀,且覆盖紧密,结合力和耐蚀性明显优于无超声波辅助作用下所得镀层。
超声波是辅助电镀是在不改变镀液配方的前提下大幅度改变镀层性能的一种新工艺。
学长只能帮你到这了~~~化工表面工程题目:表面防腐技术之镁合金的运用、学院:化学与化工学院专业:化学工程与工艺2013年12月24日表面防腐技术之镁合金的运用【摘要】镁合金具有众多的优异性能,但其较低的耐蚀性限制了它的进一步发展和应用。
综述近年来镁合金的表面防腐蚀处理方法,包括化学转化、阳极处理、电化学镀、物理沉积、热喷涂、离子注入、激光处理等,总结出各方法的优缺点,最后就表面防腐蚀的发展提出几点想法。
【关键词】镁合金;腐蚀;表面处理;发展趋势1.前言镁合金优异的物理和机械性能使其近年来得到广泛关注。
镁合金具有较高的比强度和LLNU 度,较强的电磁屏蔽和抗辐射能力,以及良好的减震性、切削加工性能等特点,在汽车、摩托车等交通工具,3C 产品、航空航天、兵器工业等领域的应用日趋广泛。
但是镁是一种电负性极强的金属,标准电极电位为--2.37 V,在潮湿,CO2,SO2,CI 一的环境里极易发生腐蚀。
除此之外,镁合金由于杂质元素和合金元素的存在,还容易产生电偶腐蚀、应力腐蚀开裂以及腐蚀疲劳,大大限制了镁合金在工业、军工等领域的广泛应用。
目前国内外都加大了对镁合金腐蚀问题的研究,以期通过有效的表面处理方法来提高镁合金表面的抗腐蚀能力,使其能够在不同的领域得到更为广泛的应用。
本文综述了镁合金表面处理的方法,并对各种表面处理方法的优缺点及今后的发展方向进行了分析。
2.表面处理的机理和方法2.1化学转化膜处理化学转化是合金在溶液中通过化学反应使表面生成金属胶状物或金属盐膜的过程,其工艺设备便宜、操作简单,主要有含铬转化和无铬转化两种方法,目前发展较成熟的是含铬转化,该方法得到的膜具有较好的防腐效果。
镁合金化学转化膜的防腐蚀效果优于自然氧化膜,并且化学转化膜可提供较好的涂装基底。
传统的化学转化法是铬化处理,其机理是金属表面的原子溶于溶液后,引起金属表面的pH 值上升,在金属表面沉积铬酸盐与金属胶状物的混合物的过程,这种混合物在未失去结晶水时具有自修复功能,因而耐蚀性好。
镁锂合金浸锌溶液及浸锌机制的研究
浸锌方法是一种在镁合金表面进行电镀时常用的预处理方法。
传统的镁合金表面浸锌溶液应用于镁锂合金表面时需要进行热浸锌处理,且浸锌时间较长,得到的浸锌层不均匀。
因此,常温下适用于镁锂合金表面的浸锌溶液的研究具有重要的意义。
本文通过对加入不同有机酸盐络合剂的浸锌溶液进行研究,优选出能在镁锂合金表面得到浸锌层致密、锌粒细小、表面覆盖均匀的浸锌溶液。
对加入不同有机酸盐络合剂的浸锌溶液进行初选,利用扫描电子显微镜、X-射线衍射仪、电化学分析仪等对一次浸锌层的微观形貌、浸锌层表面组成和电化学性能进行分析。
结果表明:常温下能够得到均匀致密的浸锌层,此浸锌层在质量分数为3.5%NaCl溶液中腐蚀速率小,后续镀层结合力高。
对加入不同有机酸盐络合剂的浸锌溶液,研究浸锌时间对浸锌层表面微观形貌和电化学曲线的影响,确定了适宜的浸锌时间。
并对含有不同络合剂的浸锌溶液在适宜的浸锌时间下得到的浸锌层进行优选,确定葡萄糖酸钠是比较适合镁锂合金表面进行浸锌处理的络合剂,并在其得到的浸锌层上进行电镀镍,得到的镀镍层耐腐蚀性好,与基体的结合力好。
通过对浸锌层表面微观形貌随浸锌时间变化的分析以及对浸锌过程的动力学、电化学等方面的研究,探讨了浸锌机制。
利用SEM观察了锌晶粒生长的全过程,建立了浸锌全过程模型。
发现锌晶粒首先在镁锂合金基体表面上的晶界处形核并长大,浸锌初期锌晶粒在基体晶界处比在基体晶粒处更容易生长;随着浸锌时间的增加,锌晶粒由晶界处向基体晶粒中心处扩散生长,直至基本布满基体。
二次浸锌得到的锌晶粒比
一次浸锌时得到的锌晶粒更细小、均匀、致密。
浸锌时间过长,锌晶粒会向更加聚集的生长,导致有大的缝隙?。
镁合金表面浸锌技术现状和发展趋势1镁及镁合金的特性镁属于元素周期表上的IIA族碱土金属元素。
其结构为密排六方晶格,无同素异构转变;熔点648.8℃,沸点1107℃,密度1.74g/cm3。
镁是继氧、硅、铝、铁、钙之后地壳中第六位富有的元素,约占地壳重量的2.3%,镁的含量相当丰富[1]。
镁及镁合金具有银白色光泽,略有延展性。
并且镁及镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、阻尼减震性和电磁屏蔽性好、易机械加工和再回收利用[2]。
与铝、锌、锆和稀土等构成的合金及热处理后强度大大提高。
其减震、降噪性能好,比强度高于铝合金和某些高强度钢。
其中,AZ31B更是以其抗冲击、减震性能好,可铸造性强,尺寸稳定性好,以及较好的机械性能和良好的电磁屏蔽性等优点脱颖而出[3]。
2镁合金的应用现状镁基材料被誉为世纪最富于开发和应用潜力的“绿色材料”被广泛应用于航空航天、军事、交通及3C产品等领域中[4]。
交通工具轻量化成为当今发展趋势,镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料。
非常适用于交通运输领域,是生产重量轻、油耗低、环保的新一代交通工具的最佳材料[5]。
目前,镁合金应用主要有以下三个方面:(1)汽车、摩托车等交通类产品用镁合金世界各大汽车公司已经将镁合金制造零件作为重要发展方向。
在欧美国家中,各国的汽车厂商正极力争取采用镁合金零件的多少来作为自身车辆领先的标志,大众、奥迪、菲亚特汽车公司纷纷使用镁合金[6]。
美、欧、日等发达国家投入大量人力和物力,实施多项大型联合研究发展计划,研究用镁合金制造汽车零部件。
这些研究开发计划促进了镁合金在汽车上应用的发展。
目前,镁合金压铸汽车零部件至少已超过90种,例如,已经使用要快速推广的零部件有轮毂、仪表盘、座椅框架、变速箱壳体、转向系统、汽缸盖、大的车体外部件、支撑柱、发动机箱体、油底盘。
其中,安装安全气囊的汽车都开始改用镁合金方向盘,这既可减重,又可降低震动,在发生意外撞击时,镁合金可吸收更多的能量,有利于保证驾驶员的安全。
镁合金表面改性技术现状研究发布时间:2021-12-21T05:17:43.489Z 来源:《防护工程》2021年26期作者:白建军周晓荣李家德陈杨[导读] 目前,镁合金表面处理的方法有很多,如阳极氧化技术、化学转化膜技术、有机涂层技术、表面电镀技术等。
表面电镀技术,包括电镀和化学镀,是传统的表面处理技术之一。
然而,这些技术在应用于镁合金基体时与传统技术有很大不同,主要是因为镁合金的电极电位太低,表面活性很高,难以形成优异的涂层。
而且都是阴极涂层,不能电化学保护镁合金。
白建军周晓荣李家德陈杨四川兴荣科科技有限公司四川成都 620000摘要:目前,镁合金表面处理的方法有很多,如阳极氧化技术、化学转化膜技术、有机涂层技术、表面电镀技术等。
表面电镀技术,包括电镀和化学镀,是传统的表面处理技术之一。
然而,这些技术在应用于镁合金基体时与传统技术有很大不同,主要是因为镁合金的电极电位太低,表面活性很高,难以形成优异的涂层。
而且都是阴极涂层,不能电化学保护镁合金。
综述了镁合金各种表面改性技术的研究现状,并提出了镁合金表面改性技术的发展趋势。
关键词:镁合金;表面改性;涂层;耐腐蚀;氧化处理;由于镁的电负性强、稳定性差、易腐蚀等特点,需要对镁合金表面进行处理以满足实际应用的要求。
镁合金表面改性是提高镁及其合金耐蚀性、使用寿命和应用领域的重要技术手段之一。
综述了镁合金表面改性技术的研究现状。
介绍了化学转化处理(化学氧化处理)、电镀和化学镀、阳极氧化和微弧氧化、激光表面处理、热喷涂和有机涂层的原理、优点和存在的问题。
简要介绍了气相沉积、离子注入、达克罗涂层等表面改性技术,最后分析了镁合金表面改性的发展趋势,认为镁合金表面改性技术应朝着低污染、低成本的方向发展,高效率和多技术的结合。
一、化学转化的处理1.络合处理。
络合处理是应用最广泛、技术最成熟的表面化学转化处理方法之一。
络合酸盐或重络合酸盐溶液通常用于化学转化处理。
镁合金表面浸锌技术现状和发展趋势1 镁及镁合金的特性镁属于元素周期表上的IIA族碱土金属元素。
其结构为密排六方晶格,无同素异构转变;熔点648.8℃,沸点1107℃ ,密度1.74 g/cm3。
镁是继氧、硅、铝、铁、钙之后地壳中第六位富有的元素,约占地壳重量的2.3%,镁的含量相当丰富[1]。
镁及镁合金具有银白色光泽,略有延展性。
并且镁及镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、阻尼减震性和电磁屏蔽性好、易机械加工和再回收利用[2]。
与铝、锌、锆和稀土等构成的合金及热处理后强度大大提高。
其减震、降噪性能好,比强度高于铝合金和某些高强度钢。
其中,AZ31B更是以其抗冲击、减震性能好,可铸造性强,尺寸稳定性好,以及较好的机械性能和良好的电磁屏蔽性等优点脱颖而出[3]。
2 镁合金的应用现状镁基材料被誉为世纪最富于开发和应用潜力的“绿色材料”被广泛应用于航空航天、军事、交通及3C产品等领域中[4]。
交通工具轻量化成为当今发展趋势,镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料。
非常适用于交通运输领域,是生产重量轻、油耗低、环保的新一代交通工具的最佳材料[5]。
目前,镁合金应用主要有以下三个方面:(1)汽车、摩托车等交通类产品用镁合金世界各大汽车公司已经将镁合金制造零件作为重要发展方向。
在欧美国家中,各国的汽车厂商正极力争取采用镁合金零件的多少来作为自身车辆领先的标志,大众、奥迪、菲亚特汽车公司纷纷使用镁合金[6]。
美、欧、日等发达国家投入大量人力和物力,实施多项大型联合研究发展计划,研究用镁合金制造汽车零部件。
这些研究开发计划促进了镁合金在汽车上应用的发展。
目前,镁合金压铸汽车零部件至少已超过90种,例如,已经使用要快速推广的零部件有轮毂、仪表盘、座椅框架、变速箱壳体、转向系统、汽缸盖、大的车体外部件、支撑柱、发动机箱体、油底盘。
其中,安装安全气囊的汽车都开始改用镁合金方向盘,这既可减重,又可降低震动,在发生意外撞击时,镁合金可吸收更多的能量,有利于保证驾驶员的安全。
我国是一个摩托车生产、消费和出口大国,也是一个潜在的汽车生产和消费大国。
在改革开放的二十年中,我国已经在、、、等地形成了以汽车、摩托车为龙头的生产基地。
2000年已形成生产250万辆各型汽车、1000万辆各型摩托车的能力。
按2001年汽车产量237万辆(其中轿车和微车100万辆),摩托车产量1000万辆,每辆汽车镁合金用量20公斤,每辆摩托车用量5公斤计算,该产业将使用镁合金9.7万吨[7]。
(2)电子及家电用镁合金汽车行业对镁合金的大量需求,推动了镁合金生产技术的多项突破,镁合金的使用成本也大幅度下降,从而促进了镁合金在计算机、通讯、仪器仪表、家电、医疗、轻工等行业的应用发展。
其中,镁合金应用发展最快的是电子信息和仪器仪表行业。
电子信息行业由于数字化技术的发展,市场对电子及通讯产品的高度的集成化、轻薄化、微型化和符合环保的要越来越高。
工程塑料曾作为主要材料,但其强度终究无法和金属相比。
例如,镁合金具有优异的薄壁铸造性能,其压铸件的壁厚可达11.5mm[8],并保持一定的强度、刚度和抗撞能力,这非常有利于产品超薄、超轻和微型化的要求。
这是工程塑料,甚至铝合金所无法达到的。
在薄壁、微型、抗摔撞的要求之下,加上电磁屏蔽、散热和环保方面的考虑,镁合金成了厂家的最佳选择。
另外,镁合金外壳可使产品更豪华、美观,也是工程塑料所无法比拟的。
在电子信息和仪器仪表行业的镁合金制品的单位重量和尺寸不如汽车零部件,但它的数量大、覆盖面大,其用量也是巨大的。
所以,近几年电子信息行业镁合金的消耗量急剧增加,成为拉动全球镁消耗量增加的另一重要因素。
(3)其它应用领域其它如铝合金添加剂、镁牺牲阳极和型材用镁合金等。
镁牺牲阳极作为有效的防止金属腐蚀的方法之一,广泛应用于长距离输送的地下铁制管道和石油储罐。
目前,作为镁牺牲阳极的镁合金有3万~4万吨每年的市场需求量,且每年以20%的速度增长[9]。
镁合金型材、管材,以前主要用于航空航天等尖端或国防领域。
现代战争需要军队具有远程快速部署运动的能力,要求武器装备轻量化,在手持式武器、装甲战车、运输车、航空制导武器上将大量采用轻金属材料[10]。
轻量化是提高武器装备作战性能的重要方向。
镁所具有的轻质特性决定了镁合金是生产航天器、军用飞机、导弹、高机动性能战车、船舶的必不可少的结构材料,因此,大力开发镁合金应用围是国防现代化的需要。
3 镁合金表面浸锌的研究现状镁合金表面处理技术很多,如阳极氧化、微弧氧化、化学转化、有机涂层、表面镀覆等。
镀锌层在工业生产中有广泛的应用 ,能显著提高基体防护性和装饰性。
镁合金表面电镀锌 ,不仅可以保持镁合金本身的优点 ,还能大大提高其表面的耐腐蚀性能[11]。
由于镁合金耐蚀性、耐磨性差 ,使其应用受到了很大限制。
目前 ,国外解决这两大难题的主要技术有电镀、化学镀、阳极氧化、化学转化膜、物理气相沉积、表面有机涂层、激光表面处理等方法 ,但都不同程度地存在一些问题[12]。
镁合金浸锌工艺是解决其电镀与化学镀技术的关键,对镁合金材料表面改性研究与应用有重要的影响。
目前,浸锌工艺应用于镁合金的主要有 Dow工艺、Norsk - Hydro工艺以及 WCM工艺 ,其中 WCM工艺在以上 3种浸锌溶液中获得的浸锌层最为均匀,而且浸锌层的耐蚀性、与基体的结合力、装饰性等方面均最好[13]。
为此,本工作对浸锌合金的反应机理和各种金属离子对浸锌层的影响进行了探讨。
近年来,国外冷涂锌制造和使用技术发展很快,作为涂锌材料的涂料化,它与电镀层有明显的区别。
当前,国外著名的冷涂锌品牌有比利时的zinga、加拿大的CRC.、美国LUST-OLEUM 的2100 系列、日本的ROVAL、彩虹公司的7CF 强力锌[14]。
8年来,我国冷涂锌已拥有大量的工程业绩,如湾大桥、磁浮轨道功能件、洲坝水闸门维修、大唐电厂等。
4 镁合金表面冷浸锌的优点1 从浸锌层的微观形貌、耐蚀性和与基体的结合力等因素综合考虑可以得出, Zn层的综合性能明显要优于其他镀层。
2.冷涂锌材料优异的防腐性能已得到钢结构行业的好评。
另外,施工方便也是其优良特性之一。
热浸涂锌涂层虽然也具有优异的防腐蚀性能,但其工艺复杂,钢材须经过酸洗、清洗、烘干和热浸锌等流程,所用设备庞大,耗能高,但最主要的是产生的废气、废水和废渣难于处理[15]。
替代热浸镀锌工艺的最好办法是采用冷涂锌系列配套及涂装工艺。
3.冷涂锌涂料不仅适用于大型钢结构制造厂,而且适用于中小型钢结构制造厂,既可在室进行涂装,也可在室外涂装。
一般采用部件喷砂后,即可直接涂装冷涂锌,并且自身复涂间隔时间短,涂装方式多样,可刷涂(用于预涂、修补),也适用于大面积无气喷涂[16]。
4.环保性好也是冷涂锌的另一优点。
它不含 Cd、Pb、Cr、Hg等重金属成分,也很少含有苯、甲苯、二甲苯等毒性大的有机溶剂[17]。
5.冷涂锌和银富锌涂料均为厚膜型涂料,触变性能好,只要充分搅拌,可以少加甚至不加稀释剂,可进行高压无气喷涂,减少了对环境的污染[18]。
用冷涂锌材料替代热镀锌涂料,省却了“三废”处理过程,其环保效应十分明显[19]。
6 本项目的研究背景和意义镁合金的优势已经引起了国外研究与开发的兴趣,但其耐蚀性差这一明显的劣势要求通过各种方法来改善其使用性能,表面改性成为最重要的一个手段。
在过去的十几年间镁合金的表面处理已取得了巨大进展,但这方面的工作,还远远做得不够[20]。
镁合金具有很高的化学和电化学活性,一些表面处理镀膜还都有一些难度,进入实际工业应用阶段仍然存在很多困难和挑战,有待研究工作者去努力解决,从而推进镁合金表面处理还具有广泛应用的领域。
目前,国外解决这两大难题的主要技术有电镀、化学镀、阳极氧化、化学转化膜、物理气相沉积、表面有机涂层、激光表面处理等方法,但都不同程度地存在一些问题[21]。
本文在前期二元镀实验的基础上,对镁合金表面浸镀锌进行了探索,重点研究了时间、温度和硫酸锌的变化对镀层性能的影响。
通过改变研究条件下的镀层的表面形貌、耐蚀性及结合力的测试,得到优化的表面活性剂种类和配比,为进一步提高镁合金表面浸锌的耐蚀性和耐磨性能,拓展其在工业生产中的应用提供理论基础和依据。
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