镁-锂-铝合金稀土-植酸转化膜的研究
植酸浓度对AZ91D镁合金植酸转化膜性能的影响
植酸浓度对AZ91D镁合金植酸转化膜性能的影响本文译自：Xiufang Cui, Ying Li, Qingfen Li, Guo Jin, Minghui Ding, FuhuiWang. Influence of phytic acid concentration on performance of phytic acid conversion coatings on the AZ91D magnesium alloy [J]. Materials Chemistry and Physics 111 (2008) 503–507学生：陈智昕指导老师：林碧兰（厦门理工学院机械工程系，厦门361024）【摘要】：本文在镁合金表面制备一种新型的环境友好型化学保护膜——植酸转化膜。
利用质量增重、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）光谱仪、电位极化法和电化学阻抗谱（EIS）分别研究植酸浓度对AZ91D镁合金表面植酸转化膜的形成过程、微观结构、化学状态和耐蚀性进行研究。
利用俄歇电子能谱（AES）分析转化膜中所有元素的深度分别。
试验结果表明，膜层的生长、微观结构、化学状态和耐蚀性都明显受植酸浓度影响。
浓度为5 g/L 时的膜层增重最大。
涂层的主要元素是镁，铝，氧，磷和碳，其中分布逐层深入。
在较高浓度的植酸溶液中形成的转化膜官能团与在低浓度植酸溶液中形成的转化膜官能团相比，成分与植酸成分更为接近。
在1-5 g/L 浓度溶液中形成的涂层是完整和均匀的，而浓度为20—50g/L时在相界上有一些微裂纹。
尽管在1—20g/L溶液中形成的涂层可以提高AZ91D镁合金转化膜的耐腐蚀性，但植酸浓度为5 g/L时所形成的涂层的耐蚀性最佳，其开路电流密度比未经处理的AZ91D镁合金降低了约6个数量级。
【关键词】：浓度、镁合金、植酸、转化膜1．引言镁合金作为最轻的金属结构材料，由于其低密度、高强度和刚度、优良的铸造性、优良的可加工性和阻尼性能，已被广泛应用于航空航天、汽车、家电等领域。
镁锂合金表面磷酸盐转化膜研究
镁 锂 合 金 表 面磷 酸盐 转 化 膜研 究
江 溪 ，张春 红 ，高丽丽
（ 尔滨工程大学 材料科 学与化 学工程 学院， 哈 黑龙 江 哈 ２滨 １００ ） － ５０ １ 摘 要： 针对镁锂合金耐腐蚀性差 的问题 ， 采用无铬磷 酸盐转化 技术在室 温条件下在镁锂 合金 表面形成 磷酸盐转 化膜 ，
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铝合金表面化学转化膜制备技术的研究进展为的课题介绍
铝合金表面化学转化膜制备技术的研究进展为的课题介绍摘要本文对铝合金表面化学转化膜制备技术的研究进展进行了综述。
首先介绍了铝合金的应用领域和表面处理的重要性，然后详细讨论了不同制备方法对表面化学转化膜的形成和性能的影响，并总结了其特点和优势。
接着，重点介绍了几种常用的表面化学转化膜制备技术，包括阳极氧化、化学转化法、浸渍法和溶胶-凝胶法，并对它们的原理、工艺条件和应用进行了详细描述。
最后，展望了未来铝合金表面化学转化膜制备技术的发展方向和应用前景。
1.引言铝合金是一种重要的结构材料，广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
然而，由于其本身的易氧化性和低耐蚀性，铝合金在使用过程中容易受到氧化、腐蚀等损害，降低了其性能和寿命。
为了增强铝合金的耐蚀性和耐磨性，改善其表面性能成为了一个重要的研究方向。
化学转化膜作为一种有效的表面处理方法，可以形成均匀、致密、具有一定厚度的膜层，能够提高铝合金的耐蚀性、耐磨性和附着力。
2.表面化学转化膜的形成和性能影响因素表面化学转化膜的形成和性能受多种因素影响，包括铝合金种类、表面处理方法、处理液组成、处理参数等。
不同的因素会对膜层的形貌、成分、厚度和性能产生不同的影响。
在制备工艺上，需要考虑溶液浓度、处理时间、温度等因素。
通过优化制备工艺条件，可以得到具有良好性能的表面化学转化膜。
3.阳极氧化法阳极氧化是一种常用的表面化学转化膜制备技术。
它通过电解处理，在阳极上形成氧化膜。
这种方法制备的膜层致密、均匀，可以提高铝合金表面的耐蚀性和耐磨性。
本节主要介绍了阳极氧化的原理、工艺步骤、工艺参数和应用。
4.化学转化法化学转化法是一种在化学反应条件下形成膜层的表面处理方法。
通过在特定的处理液中浸泡铝合金，可以使其产生化学反应，形成具有一定厚度的膜层。
本节介绍了几种常用的化学转化法，包括硫酸法、硫酸铝法和磷酸法，并分析了它们的原理、工艺条件和应用。
5.浸渍法浸渍法是一种简单、易行的表面化学转化膜制备技术。
镁合金化学转化膜成膜机理及其载波改性的研究的开题报告
镁合金化学转化膜成膜机理及其载波改性的研究的开题报告一、选题背景和意义随着现代工业技术的发展，轻量化、高强度、耐腐蚀等性能需求日益突出，镁合金作为新型轻质材料在航空、汽车、船舶、电子等领域有着广泛的应用前景。
但是，由于镁合金表面活泼，易氧化，加之镁合金特有的晶格结构和物理化学性质，导致在镁合金的加工、表面涂装等过程中，常常会出现膜层附着不牢固、生产效率低下、耐腐蚀性差等问题。
针对镁合金表面化学转化膜的形成机理及其性能改善问题，国内外研究者已经展开了广泛的研究。
目前已经发现了阴离子转化、阳离子转化、微电弧氧化等多种化学转化方法，并且取得了一定的进展。
然而，现有的化学转化方法存在着成膜速度慢、成膜温度高、成膜均匀性差等问题，限制了这些技术的实际应用效果。
因此，本文选取镁合金的化学转化膜成膜机理及其载波改性作为研究对象，旨在探究化学转化膜成膜机理及其存在的问题，进一步寻找优化方案，提高成膜速度、降低成膜温度、提高成膜均匀性，以提高材料的实用价值。
二、研究内容和方法研究内容：基于镁合金表面化学转化膜的成膜机理及其存在问题，对化学转化膜的成膜速度、成膜温度、成膜均匀性等进行研究，并探究表面载波对成膜性能的影响。
研究方法：1.采用SEM、AFM等表征技术对样品表面形貌、成分等进行分析。
2.采用电化学测试技术对样品表面性能进行评估。
3.采用复合载波技术及其他改良方案提高化学转化膜的成膜速度、降低成膜温度、提高成膜均匀性。
三、预期研究结果1.在化学转化膜成膜机理方面，进一步探究和发现镁合金表面化学转化膜的形成机理，揭示成膜过程中表面活性位点和离子交换机制的作用。
2.在化学转化膜改性方面，通过载波改性及其他改良方法，提高化学转化膜的成膜速度、降低成膜温度、提高成膜均匀性等性能，改善镁合金在工业应用中的使用效果。
3.本研究的成果将为解决目前化学转化膜技术在工业应用中存在的问题提供新思路和方案，具有一定的理论与实用价值。
镁及其合金表面化学转化处理技术
当镁及镁合金使用在比较苛刻的环境中时， 这些转 化膜表现出了良好的防护性能。 然而由于铬化合物的存 在而引发的环境问题促使人们开发另一些替代方法。
-
磷酸盐D高锰酸钾转化膜
磷 酸 盐D高 锰 酸 钾 方 法 被 开 发 作 为 传 统 铬 酸 盐 转
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。
铬酸盐转化膜的防蚀机理：这层膜具有防护性是 由于在基体与环境之间形成了阻挡层，同时六价铬有 自修复功能及缓蚀性。铬酸盐转化膜在未失去结晶水 时， 保持吸湿性能， 受到机械磨损和破坏时， 铬酸盐膜 吸水膨胀， 具有自修复功能。因此铬酸盐转化膜在未失 去结晶水时， 有很好的防蚀效果。膜的防护性能与膜的 厚度成正比，为了保持膜的防护性能，膜不能经受高 温。高温会使铬酸盐转化膜失去结晶水而破裂， 自修复 性丧失， 防腐蚀性能大大降低。但如果转化膜上涂耐高 温涂层， 可以阻挡结晶水的挥发， 因此铬盐酸转化膜与
C(3 D%)8*B D;436C7BDQ D;436C7BD ;GG2HCQ K23I6MC723 K2;F734
镁是目前最轻的金属结构材料， 但纯镁的力学性能 很差， 与铝、 锌、 锆、 稀土等元素构成合金后其强度接近 铝合金， 比强度高于铝合金和钢， 比刚度与铝合金和钢 的相近
［ $］
膜是通过在基体金属与环境之间形成溶解度低的阻挡 层或具有缓蚀性能的化合物膜层防止基体腐蚀。化学 转化膜很薄， 对化学转化膜的耐蚀性研究表明， 化学转
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磷 酸 盐D高 锰 酸 钾 转 化 处 理 的 成 膜 机 理 与 传 统 的 铬酸盐处理类似，值得注意的问题是加速剂的选择对 该转化处理有较大的影响，此种方法采用的加速剂为 高锰酸钾。高锰酸钾是一种强氧化剂， 还原时可形成溶 解度较低的锰的低价氧化物进入膜层。随时间延长膜 层中锰的含量逐渐增加， 膜层的颜色也逐渐加深， 这可 能是由于膜层中形成锰的低价氧化物二氧化锰所致。 在磷化处理时应避免引入易还原为基态金属的阳离 子， 因为镁具有很强的还原性。目前高锰酸钾是最理想 的选择， 因其还原为金属锰的趋势极小。钒酸盐和铬酸 盐同样可以满足这个标准， 但钼酸盐不适于作加速剂，
镁合金化学转化膜的研究进展
电 镀 与 精 饰
第３ ５ 卷第 ５ 期（ 总２ ４ ２ 期）
・１ ５・
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ３ ８ ４ ９ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ ０ ５
镁 合 金 化 学转 化 膜 的研 究进 展
Ｚ ＨＯＵ Ｙｏ ｕ ，ＹＡＯ Ｙｉ ｎ ｇ — Ｗ Ｕ ，Ｗ Ｕ Ｊ ｉ ａ ｎ — ｚ ｈ ａ ｘ ｉ ，Ｌ Ｉ Ｕ Ｗｅ ｉ — ｘ ｉ ｎ ｇ 。
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镁合金化学转化膜的耐腐蚀性能研究
镁合金化学转化膜的耐腐蚀性能研究作者：***来源：《现代盐化工》2021年第01期摘要：在密度、强度以及刚度等方面，镁合金有一定的优势，因此被大量应用在航空航天、汽车以及机械等领域，在日用品以及通信器材中的应用也得到了良好的发展。
然而，性质活泼的镁合金极易受到环境的腐蚀，因此，一直无法加强对其的开发使用。
近几年，以往在化学转化阶段采用的处理方法中出现了各种问题，大部分学者在化学转化阶段采用了无毒植酸这一处理液来处理镁合金表面，但是目前在国内外的突破并不大。
因此，在耐腐蚀性能方面对镁合金化学转化膜进行研究分析，以供参考。
关键词：镁合金;化学转化膜;耐腐蚀性能本研究通过KMnO4和Na3PO4的结合，实现了对化学转化溶液的基本组成，两者质量浓度分别为50、100 g/L，并添加了6 g/L缓蚀剂的缓冲剂，所获取的化学转化膜来自AZ31镁合金，在转化阶段采用植酸处理液，从合金成膜以及耐腐蚀性能方面，对AZ31合金的pH、温度以及转化时间等影响因素进行了分析，并采用扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）对其进行观察，得知3.5% NaCl溶液对植酸膜的侵蚀，能够起到愈合的作用。
通过这两种方式能够获取光滑度、致密分布比铬酸膜更好的转化膜。
1 实验材料与方法本研究所采用的合金中包含镁、铝、锌这3种材料，其中，AZ31、AZ91都采用了30 mm×20 mm的规格。
非工作面的自凝固采用了牙托粉和牙托水。
實验工艺按照以下流程：试样、打磨、水洗、无水乙醇除油、水洗、生产化学转化膜、水洗以及干燥。
将水去离子后作为转化处理液，将水浴加热器作为恒温装置，将转化膜浸泡在室温下的水溶液—3.5%的NaCl中进行耐腐蚀性测试。
通过扫描电镜Philips XL30，能够实现对其形貌的观察，并通过对SEM能谱仪的配置，分析了转化膜元素。
1.1 铬酸处理工艺条件：在30 ℃的室温下分别对质量浓度为12、33 g/L的Cr2O3以及NH4H2PO4进行了10 min的处理[1]。
镁合金无铬化学转化膜的研究进展
强度 及 比刚度高 ， 尼 性好 ， 热 性 优 良， 阻 导 而且 易 于
回收利用 ， 在汽车 、 电子 、 空航 天领 域 有广 阔 的应 航 用 前景 Ｊ 。镁合 金能 够 满足 家 用 电器 、 信 电子器 通
阳极 氧化 、 电镀 、 学 镀 、 学 转化 膜 处 理 等。化 学 化 化
ｓ ｓａ ｃ ｉｔ ｎ
一
引 言
镁合金 是工业 应 用 的最轻 的金 属 结构 材 料 ， 比
２ ３ Ｖ， ． ６ 当与其 它金 属接 触 时 ， 发生 电偶 腐 蚀 引 易
起 镁 的加速溶 解 ， 这些 都 极 大 地 限制 了镁合 金 的应
用 』 。为 了扩 大镁合 金 在工 业 上 的应 用 范 围 ， 在使 用 前必 须进行 表 面防腐蚀 处理 。
种 特定 溶液相 接触 ， 发生 化学 反应 ， 在金属 表面形 成
一
化 膜 ， 层 自 然 氧 化 膜 不 能 有 效 地 保 护 金 属 这
层附 着力 良好 的难 溶 化合 物 层 ， 而保 护 基 体 从
基 体 。 的 标 准 电 极 电 位 很 负 ， 。 Ⅷ ＝ 镁
Ｃｏ ｔｎ ｓ ｏ ａ ｎ ｓｕ ｌ ｙ ａ ｉ ｇ ｎ Ｍ ｇ ｅ ｉ ｍ Ａｌ ｓ ｏ
Ｚ Ａ ｉｎ ， ＨＯ ｎｑｕ Ｗｕ Ｓｉ ｅ，Ｌ ａｗ ｉ Ｙ ｈｎ Ｆ ａ ｕ Ｈ ０ Ｑａｇ Ｚ Ｕ Ｗａ—ｉ， ｈ— ｉ Ｉ ｗ Ｈｕ—ｅ， Ｕ Ｚ ａ ， Ｕ Ｙ － ｎ ｊ
Ｖｏ． ２ Ｎｏ ８ Ｓ ｒａ １３ ． ｅ ｉｌＮｏ． ０９ ２
文章 编号 ：０ １３ ４ （０ ０ ０ －０ ０ ０ １０ —８ ９ ２ １ ） ８ ０ ３ —４
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胡波年 ， 谢治辉 ， 余刚 ， 等．镁合金直接化学镀镍 存在的问题与
发 展 趋 势 Ｆ］ 材 料 保 护 ，０ ０４ （ ） １—５ Ｊ． ２ １ ， ３ ４ ：９２ ．
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黄 晓梅 ， 张 栓 ， 朱 俊生 （ 尔滨 工程 大学 材 料科 学 与化 学工程 学院 超轻 材料 与表 面技术教 育部重 点 实验 室， 哈 黑龙 江 哈 尔滨 １ ０ ０ ） ５ ０ １
ＨＵ ＡＮＧ ａ － ｉ Ｚ Ｘｉｏ ｍｅ ， ＨＡＮＧ ｈ ａ ＺＨＵ ｕ －ｈ ｎ Ｓ ｕ ｎ， Ｊ ｎｓｅ ｇ
３ 结论
（ ）所 选 三 元 化 学 镀 液 最 佳 配 方 ： 酸 镍 ２ １ 硫 ４ ｇ Ｌ， ／ 柠檬 酸 １ ／ 次磷 酸钠 ２ ／ 氟化氢 钠 １ ２ｇ Ｌ， ０ｇ Ｌ， Ｏ
ｇ Ｌ， ｅ ＮＯ３ ３０ １ ｇ Ｌ， ｕ Ｏ４０ ２ ｇ Ｌ， Ｈ 值 ／ Ｃ （ ） ． ／ Ｃ Ｓ ． ／ ｐ
ｏ ｌｅｒｌｓ — ｎ －－ｉＮ｛ｃｍｐ ｓｔ ｃａｉｇ Ｊ ． ｆｅｅｔｏｅｓ Ｎｉ ａ ｄ Ｎｉ Ｓ３ Ｐ Ｐ ｏ ｏ ｉ ｏｔ ｓ［ ］ ｅ ｎ
Ｔｒ ｎ Ｍ Ｆ，１ ９ ａ ｓＩ ９ ９，７ ２ ７（ ）：８ — ７ ４８ ．
数 为 ３ ５ 的 Ｎａ １ 液 中耐 蚀 性 提 高 ９ ． ３倍 ， ． Ｃ溶 １６
２１ ０２年 １ 月
电镀 与环保
第 ３ 卷第 １ 总第 １３ ・３ ・ ２ 期（ ８ 期） ９
条件 下其 既可 以在 醋 酸 中较 好 地保 护基 体 ， 时在 同 Ｎ Ｃ 溶液 中形成 点蚀 的倾 向大 大降低 。此外 ， 镀 ａ１ 与 态条件 下 的镀层 相 比 ， 经封 孔 及 热 处 理封 孔 后 的镀
６ ，８ ±２ ～７ （ ０ ）℃ ， 磁力 搅拌 。 口
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（ ）Ｎｉ ｕＰ镀 层在质 量分 数为 ３ ５ 的 Ｎａ １ ２ — — Ｃ ． Ｃ 溶液 中耐 蚀性提 高 ２ ７ ． ６倍 ， 在质 量分 数为 ５ 的醋 酸溶液 中耐蚀性 提 高 ５ Ｏ倍 ； ｉ ｅＰ镀 层 在 质量 分 Ｎ－ － Ｃ
（ ｙ Ｌａ ｏ ａ ｏ ｙ ｏ ｕ ｅ ｌ ｈ ａｅ ｉｌ ｎ ｕ ｆｃ ｃ ｎ ｌ ｇ Ｍ ｉ ｉｔｙ ｏ ｕ ａ ｉｎ， Ｋｅ ｂ ｒ ｔ ｒ ｆＳ ｐ ｒｉ ｔＭ ｔｒａｓａ ｄ Ｓ ｒａ ｅＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ， ｎ ｓｒ ｆＥｄ ｃ ｔｏ ｇ
Ｈａ ｂ ｎＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｉ ｅｓｔ ，Ｈａ ｂ ｎ １ ０ ，Ｃｈｎ ） ｒ ｉ ｇｎ ｅ ｉ ｇ Ｕｎｖ ｒ ｉｙ ｒ ｉ ０ ５ ０ １ ｉ ａ
２ （ ） ３ — ２ １ ５ ： １３ ，
层 的结 构 ， 同时增 加 了镀 层 与 镁 合 金基 体 的结 合 强 度 。实 验 表 明 ： 几种 作 用 的综合 使 得 Ｎｉ ｅＰ镀层 — － Ｃ
的耐蚀性 优 于 Ｎ — ｕＰ镀 层 的 。 ｉ — Ｃ
肖 鑫 ， 灏 ，郭 贤 烙 ， ． 学 镀 镍 一 一 三 元 合 金 工 艺 的 研 究 秦 等 化 铜磷 口］ 电镀 与涂 饰 ，０ ３ ２ （） １—８ ． ２ ０ ，２ １ ：５１ ．
摘 要 ： 对镁 一 铝 合金 表 面 进行 了双 层 膜研 究 ， ： 锂一 即 先按 照 最 佳稀 土转 化膜 工 艺 形成 一层 稀 土 转化 膜 ， 再将 稀 土 转化 膜 浸 入植 酸 溶 液 中形成 稀 土一 酸 转化 膜 。研 究 了植 酸 的体 积 分 数 、 泡 时 间及 浸 泡温 度 对镁 一 一 合金 稀 土一 酸 转 化膜 性 能 的影 响 。 植 浸 锂 铝 植 关 键 词 ： 镁 一 一 合金 ；稀 土 转 化 膜 ； 酸 转 化 膜 ；稀 土一 酸转 化膜 ； 面 形 貌 锂 铝 植 植 表
在质 量分 数为 ５ 的醋 酸 溶 液 中 耐蚀 性 提 高 １ ． ２８
收 稿 日期 ｔ０ １０ —７ ２ １—３０
・
化学 转 化 膜 ・
镁一 一 合 金 稀 土一 酸 转 化 膜 的 研 究 锂 铝 植
Ａ ｔ ｄ ｆＲＥ－ ｈ ｔｃ Ａｃｄ Ｃｏ ｖ ｒ ｉｎ Ｃｏ ｔｎ ｎ Ｍ ｇ ＬｉＡＩＡｌｏ Ｓ ｕ ｙ ｏ Ｐ ｙ ｉ ｉ ｎ ｅ ｓｏ ａ ｉ ｇ ｏ － － ｌ ｙ
层 耐蚀 性均 明显 提 高 。这 是 由于 Ｎｉ ｕＰ， — ｅＰ — — Ｎｉ — Ｃ Ｃ 镀 层封 孔后 大大减 少 了镀 层孔 隙数 量 ， 镀 层 在 热 且 处 理后 生成 的新 相 提高 了镀 层 的耐 蚀 性 、 善 了镀 改
倍 。综 合 比 较 可 知 ： — ｅＰ镀 层 的 耐 蚀 性 优 于 Ｎｉ － Ｃ
Ｎｉ Ｐ — Ｃ 镀层 的 。
（ ）两种 镀 层 经 封 孔 和 热 处理 封 孔 后 ， ３ 由于 减 少 了镀层 的孔 隙数 量 ， 因此 ， 耐蚀 性 均有所 提高 。
参 考 文 献
文斯 雄 ． 合 金 零 件 局 部 的 抗 蚀 保 护 ［ ］ 电 镀 与精 饰 ，９ ９ 镁 Ｊ． １９，