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镁合金表面电镀铝前处理工艺的研究

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-12  浏览次数:697

摘要:在镁合金表面电镀铝,必须对其表面进行前处理。采用氢氟酸对AZ61镁合金进行钝化处理,利用X射线衍射仪、涡流测厚仪、金相显微镜、扫描电镜和M273A电化学测试系统对钝化处理得到的转化膜的物相、厚度、表面形貌和耐蚀性进行测定。结果表明,氢氟酸处理得到的转化膜对镁合金基体有较好的保护作用,符合镀前处理的要求。

关键词:镁合金;氢氟酸;转化膜;动电位极化;耐蚀性

  镁合金是目前最轻的金属结构材料。具有高的比强度、高的刚度,良好的加工性能、电磁屏蔽性好、减震性好、尺寸稳定性、抛光性及铸造性,同时具有良好的机加工、焊接、抗冲击性能,且抗老化、原料丰富及可再循环等优良的综合性能。在航空工业、汽车工业、电子通讯和军事工业中有广泛的应用前景,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[1-3]。又由于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[4]。但其弹性模量低、可塑性差,特别是耐腐蚀性能差,严重影响了镁合金的广泛应用[5-6]。镁在实用金属中电位最负,标准电极电位为-2.73 V,易氧化,在空气中自发形成一层疏松多孔的氧化膜,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。镁合金表面处理方法很多,如化学转化、化学氧化及阳极氧化、有机涂层、表面改性、金属镀层等处理方法,而在镁合金表面低温熔盐电镀铝具有良好的应用前景。在电镀铝前必须对镁合金进行前处理,通常是以化学处理的方法得到适于电镀铝的一层转化膜,这一转化膜在镁合金电镀铝前起到暂时的保护作用,防止镁合金表面暴露在空气中氧化,且在电镀铝的过程中易被去除或被镀层替代,而对转化膜的机械性能不作过高要求。本试验主要对镁合金电镀铝的前处理工艺进行研究,以期找到一种在镁合金表面电镀铝的简单有效的前处理方法。

  1 试验部分

  1.1 试验所用材料

  所采用的试验材料为AZ261镁合金,各合金元素的质量分数分别为:w(Al)=5.0%~7.0%,w(Zn)=0.8%~1.0%,w(Fe)<0.01%,w(Si)<0.01%,w(Cu)<0.03%,w(Ni)<0.005%,余量为Mg。

  1.2 工艺流程

  试样→打磨→脱脂→水洗→碱洗→水洗→钝化→水洗→吹干→烘干→检测。

  1.3 前处理工艺参数及配方

  (1)试样制备。制各20mm×10 mm×5 mm的AZ61镁合金试样,依次用800#、1200#、1500#的水磨砂纸将其表面打磨平滑,然后对其表面进行抛光,以保证所有试样具有相同的表面粗糙度。

  (2)脱脂。打磨好的试样放至丙酮溶液中超声清洗5min,脱脂的目的是去除工件表面油污、赃物、抛光膏等,获得清洁、无油脂的表面。

  (3)碱洗。在70℃~80℃的100 g/L氢氧化钠水溶液中保持10min,以进一步除去样品表面的油污。在碱性溶液中,镁的表面氧化膜发生了转化,MgO变为Mg(OH)2

  (4)钝化。配制不同浓度的HF(体积分数为40%,分析纯配制)在室温下进行两因素三水平全因子试验,从浓度和时间两个方面来考虑HF对钝化膜的影响。工艺参数见表1。

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