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本文針對(duì)鎂合金耐蝕性低這一限制鎂合金廣泛應(yīng)用的重要問(wèn)題,采用新型化學(xué)鍍方法,顯著提高鎂合金的腐蝕抗力。在對(duì)直接化學(xué)鍍鎳工藝詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上,開發(fā)了新型化學(xué)鍍鎳方法;突破了直接化學(xué)鍍的傳統(tǒng)工藝,采用先涂敷后化學(xué)鍍的復(fù)合鍍新工藝路線,成功獲得了表面致密均勻的銀、銅、鎳鍍層,使鎂合金的耐蝕性大幅度提高。 本文首先系統(tǒng)分析了傳統(tǒng)鎂合金直接工藝鍍鎳工藝存在的問(wèn)題。酸洗對(duì)樣品的侵蝕比較嚴(yán)重,表面呈疏松多孔,這種疏松層易脫落,污染鍍液,降低鍍液使用壽命。更重要的是酸洗液中含有六價(jià)鉻等對(duì)環(huán)境污染較嚴(yán)重的物質(zhì)。化學(xué)鍍時(shí),鎳在裸露的基體處沉積長(zhǎng)大,快速連接形成鍍層,過(guò)早地封閉了試樣表面的疏松層,從而使基體與鍍層之間存在大量孔洞。
針對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)鍍鎳工藝中存在的不足,開發(fā)了一種新的直接化學(xué)鍍鎳工藝。設(shè)計(jì)了新的鍍液體系,采用正交實(shí)驗(yàn)確定了新化學(xué)鍍最佳工藝配方為：14g/L檸檬酸鈉,10g/L氟化氫氨,10g/L氟化鉀,pH=6,并分析了各個(gè)實(shí)驗(yàn)因素對(duì)沉積速度和耐蝕性的影響。
與傳統(tǒng)工藝相比,新工藝避免了使用氫氟酸和六價(jià)鉻等對(duì)環(huán)境污染較嚴(yán)重的物質(zhì),簡(jiǎn)化了預(yù)處理步驟。新工藝鍍層的自腐蝕電流比傳統(tǒng)工藝的要低一個(gè)數(shù)量級(jí)。
化學(xué)鍍鎳層對(duì)鎂合金來(lái)說(shuō)屬于陰極性鍍層,易與基體形成腐蝕電偶對(duì),針對(duì)直接化學(xué)鍍鎳層的這一缺點(diǎn),開發(fā)了一種新型復(fù)合化學(xué)鍍工藝,即用先涂膜然后再化學(xué)鍍的新方法對(duì)鎂合金表面進(jìn)行復(fù)合保護(hù)。經(jīng)比較,涂膜材料選用了有機(jī)硅耐熱漆。為了提高鍍層與涂層的結(jié)合力,涂膜經(jīng)過(guò)了粗化處理。為了使有機(jī)涂膜表面具備催化活性,進(jìn)行了活化處理,以保證后續(xù)的化學(xué)鍍能夠順利進(jìn)行。
本文首先對(duì)鎂合金進(jìn)行了新型復(fù)合化學(xué)鍍銀。確定了復(fù)合鍍銀的最佳條件,觀察表明樣品表面化學(xué)鍍銀的沉積過(guò)程屬于島狀生長(zhǎng)模式。極化曲線測(cè)試結(jié)果表明,鍍后樣品的自腐蝕電位比基體合金提高了約300mV。
隨后,對(duì)鎂合金進(jìn)行了新型復(fù)合保護(hù)化學(xué)鍍銅處理,經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)確定了化學(xué)鍍銅的最佳反應(yīng)條件：8～10g/L硫酸銅,30-35g/L次亞磷酸鈉,10-20g/L檸檬酸鈉,1g/L硫酸鎳,pH=9,30-40g/L硼酸,溫度70℃。化學(xué)鍍60min后,鍍層厚度可達(dá)7-8μm。鍍覆后試樣的自腐蝕電位比基體合金高約200mV。
最后,本文對(duì)鎂合金進(jìn)行了新型復(fù)合保護(hù)化學(xué)鍍鎳處理,化學(xué)鍍前要對(duì)試樣進(jìn)行膠體鈀活化處理。化學(xué)鍍后,樣品表面沉積了了致密的鍍鎳層,它在3.5% NaCl溶液中腐蝕電流密度比基體合金低了約兩個(gè)數(shù)量。將具有相同厚度鍍層的直接化學(xué)鍍鎳工藝處理過(guò)的試樣與新型復(fù)合化學(xué)鍍工藝處理過(guò)的試樣進(jìn)行比較,浸泡腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明后者具有更好的耐蝕性。其主要原因是涂膜的存在將基體與鍍層完全隔開,避免了基體-鍍層形成腐蝕電偶對(duì)。
新開發(fā)的復(fù)合化學(xué)鍍工藝除了可以對(duì)鎂及其合金進(jìn)行化學(xué)鍍以外,還適用于其它活性較高的材料,如鈦及其合金,鋁及其合金,鋅及其合金等。
