卢神保, 曾冬铭, 张其林
(中南大学化学化工学院,湖南长沙410083)
摘要: 采用硝酸取代铬酸,加入酸洗缓蚀剂,对镁合金表面酸洗工艺进行了研究。通过电化学极化曲线、划痕实验和热震实验等手段分析了各酸洗因素对浸锌层性能的影响,确定了镁合金酸洗工艺配方。浸锌层耐蚀性优异、结合力好。
关键词: AZ91D镁合金;酸洗;浸锌层;性能
0 前言
镁合金密度小,比强度高,并具有一定的塑性,所以广泛应用在汽车、航空制造、计算机或通讯等行业[1-3]。但镁合金很容易引起电化学腐蚀,并使金属表面产生严重的点蚀现象,这样会降低金属的机械稳定性和外观装饰性[4]。另外,镁极易被氧化,在空气中就能自发生成一层氧化膜。该氧化膜疏松多孔,在潮湿、酸性、中性介质中极易被腐蚀[5],耐蚀性差成了制约镁合金扩大应用的主要因素之一。目前,镁合金常用的表面防护方法主要包括:电镀、化学转化、阳极氧化、氢化膜、有机涂层和气相沉积等[6]。但进行这些处理之前,必须对镁合金表面进行酸洗除锈。多年来,人们都用铬酸对镁合金进行酸洗[7-8]。但是铬酸处理后的溶液会造成环境污染,因此,根据国际环境保护法,铬酸的使用正受到严格的限制。而现有的无铬酸洗液中,大多是用草酸进行酸洗,但采用此工艺处理后的镁合金表面有少量腐蚀孔,影响了后续镀层的质量。
基于以上,本文对新的无铬酸洗液进行研究,在以硝酸为基础的酸洗液中,加入缓蚀剂,获得了良好的酸洗效果;并对不同酸洗工艺条件所获得的镀层进行了分析比较,确定了最佳酸洗工艺。
1 实验
1.1 实验材料
AZ91D压铸镁合金材料(质量分数分别为:Al9.1%,Zn0.91%,Mg89.91%),试样工作面积为15mm×10mm。
1.2 工艺流程
实验采用电镀铜的工艺。其工艺流程为:打磨超声波清洗超声波碱性除油热水洗超声波水洗酸洗超声波水洗活化超声波水洗浸锌水洗电镀铜水洗烘干
1.3 酸洗工艺配方与工艺参数硫脲0.5g/L,硝酸(65%)10~40mL/L,用氨水调pH值至1~5,室温,10~50s。
1.4 测试方法
1.4.1 塔菲尔曲线的测试
采用CHI660电化学分析仪测试空白以及含0.5g/L缓蚀剂的硝酸溶液中镁合金基体的极化曲线,参比电极为饱和甘汞电极,辅助电极为大面积铂电极,电位扫描速率为2.0mV/s。
1.4.2 镀层表面形貌
用50倍体视显微镜进行观察。
1.4.3 结合力
由于浸锌层的结合强度决定了镀铜层的结合强度,所以需测试浸锌后镀铜层的结合强度。镀铜层结合力采用划痕实验和热震实验来测定。
(1)划痕法
用划格刀划出面积为1mm2的正方格100格观察格子内镀层是否起皮或脱落。用胶布黏扯后以未脱落的格数作为评分。
(2)热震法
将电镀后的试样放入200℃箱式电阻炉中加热并保温,1h后取出,立刻放入室温水中骤然冷却循环3次,观察镀层是否有起皮、脱落等现象。
