鎂合金磷化工藝的研究

陳 陽， 郝建軍， 郭 雪

（沈陽理工大學(xué) 環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，遼寧 沈陽110159）

0 前言

隨著鎂合金工業(yè)的發(fā)展及鎂合金應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，提高鎂合金的耐蝕性已成為研究熱點(diǎn)。改善鎂合金的耐蝕性有兩種方法：一是添加不同的合金；二是改善鎂合金的表面性能，一般采用化學(xué)轉(zhuǎn)化、陽極氧化、化學(xué)鍍、電鍍、有機(jī)涂層等方法。

本文主要采用磷化的方法在鎂合金試樣表面形成一層非金屬的、不導(dǎo)電的、難溶的多孔磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜，從而提高基體金屬的耐蝕性。采用電化學(xué)方法對(duì)磷化膜的耐蝕性進(jìn)行研究，從而確定最佳的工藝條件。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

采用AZ91D 鎂合金，其組成為：鋁9%，鋅1%，鎂余量。樣品尺寸為30mm×20mm×3mm。

1.2 磷化工藝流程

1.3 主要工序說明

（1）除油

采用丙酮和無水乙醇除油。

（2）活化

氫氧化鈉60g／L，檸檬酸鈉30g／L，三聚磷酸鈉15g／L，十二烷基硫酸鈉1.5g／L，65～75℃，10min。

（3）表面調(diào)整

A 液0.8g，B液0.8g，45～55℃，10min。

1.4 磷化液配方及工藝條件

氧化鋅1～2g／L，氟化鈉0.2～0.4g／L，磷酸3～5g／L，鉬酸銨0.2～1.0g／L，十二烷基磺酸鈉0.1～0.2g／L，酒石酸0.2～0.5g／L，pH值2.5～4.5，45～70℃，5～15min。先用400＃的粗砂紙進(jìn)行粗打磨，再用金相砂紙進(jìn)行細(xì)打磨。

1.5 測(cè)試方法

電化學(xué)測(cè)試在上海辰華公司生產(chǎn)的CHI604C型電化學(xué)工作站上進(jìn)行。采用標(biāo)準(zhǔn)的三電極體系，工作電極為待測(cè)試樣，參比電極為飽和甘汞電極（SCE），輔助電極為惰性鉑電極。在室溫下，測(cè)定試樣在3.5%的NaCl溶液中的極化曲線和電化學(xué)阻抗譜。

2 結(jié)果與討論

2.1 磷化溫度對(duì)磷化膜耐蝕性的影響

控制磷化液的pH值2.5，磷化時(shí)間5 min，考察磷化溫度對(duì)鎂合金磷化膜耐蝕性的影響。得到的極化曲線和電化學(xué)阻抗譜，分別如圖1和圖2所示。根據(jù)Tafel原理，對(duì)極化曲線進(jìn)行擬合。得到的電化學(xué)參數(shù)列于表1中。

圖1 不同磷化溫度下所得磷化膜的極化曲線

圖2 不同磷化溫度下所得磷化膜的電化學(xué)阻抗譜

表1 不同磷化溫度下所得磷化膜的電化學(xué)參數(shù)

由表1可知：75℃時(shí)所得磷化膜的自腐蝕電流密度最小，阻抗最大，此時(shí)磷化膜的耐蝕性最好。

由圖2可知：75℃時(shí)所得磷化膜的容抗弧半徑大于45℃和85℃時(shí)的，阻抗模值也大于45℃和85℃時(shí)的。因此，75℃時(shí)試樣的耐蝕性良好，磷化膜能起到保護(hù)基體的作用。

2.2 磷化液的pH值對(duì)磷化膜耐蝕性的影響

磷化液的pH值對(duì)金屬磷化具有重要影響。一般情況下，在較強(qiáng)的酸性溶液中鎂合金迅速溶解。因此，磷化液的pH值決定著鎂合金磷化膜的質(zhì)量。

控制磷化時(shí)間5 min，磷化溫度75℃，考察磷化液的pH值對(duì)鎂合金磷化膜耐蝕性的影響。得到的極化曲線和電化學(xué)阻抗譜，分別如圖3和圖4所示。根據(jù)Tafel原理，對(duì)極化曲線進(jìn)行擬合。得到的電化學(xué)參數(shù)列于表2中。

由表2可知：當(dāng)磷化液的pH值為2.5時(shí)，自腐蝕電流密度最小，阻抗最大，此時(shí)鎂合金磷化膜的耐蝕性最好。

圖3 不同pH值下所得磷化膜的極化曲線

圖4 不同pH值下所得磷化膜的電化學(xué)阻抗譜

表2 不同pH值下所得磷化膜的電化學(xué)參數(shù)

2.3 磷化時(shí)間對(duì)磷化膜耐蝕性的影響

磷化時(shí)間對(duì)鎂合金成膜有很大的影響。磷化時(shí)間短，磷化膜未完全形成，磷化膜疏松；磷化時(shí)間長，磷化膜被多余的酸離子溶解，磷化膜變松，晶體變粗糙，耐蝕性下降。

控制磷化液的pH值2.5，磷化溫度75℃，考察磷化時(shí)間對(duì)鎂合金磷化膜耐蝕性的影響。得到的極化曲線和電化學(xué)阻抗譜，分別如圖5 和圖6 所示。根據(jù)Tafel原理，對(duì)極化曲線進(jìn)行擬合。得到的電化學(xué)參數(shù)列于表3中。

圖5 不同磷化時(shí)間下所得磷化膜的極化曲線

圖6 不同磷化時(shí)間下所得磷化膜的電化學(xué)阻抗譜

表3 不同磷化時(shí)間下所得磷化膜的電化學(xué)參數(shù)

由表3可知：當(dāng)磷化時(shí)間為5min時(shí)，自腐蝕電流密度最小，阻抗最大，此時(shí)鎂合金磷化膜的耐蝕性最好。

3 結(jié)論

在相同的處理液中，鎂合金磷化最佳的工藝條件為：磷化溫度75℃，磷化液pH值2.5，磷化時(shí)間5min。