【正文】 對AZ31鎂合金，鉻酸化學(xué)氧化時間過長，鎂合金表面發(fā)黑，無光澤；鉻酸化學(xué)氧化時間過短，表面膜薄且金黃色較淺。綜合膜厚度、均勻程度、光滑程度等，可以得出：在90℃下，AZ31鎂合金采用NaOH（280g/L）；Na2SiO3（36g/L）；苯酚（4g/L）的電化學(xué)氧化液處理10min效果較好。分別對化學(xué)氧化膜和電化學(xué)氧化膜進(jìn)行孔隙率測試，通過測試結(jié)果可以比較它們膜層的致密性，以此進(jìn)一步比較兩種方法的處理效果。本論文對第四種電化學(xué)氧化液中各組分含量進(jìn)行了研究?；瘜W(xué)氧化并涂裝后鹽霧試驗(yàn)，連續(xù)噴霧120小時，鍍層仍未出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。nCrO31℃，濕度大于95%，用5%鹽酸溶液，連續(xù)噴霧120小時，然后水洗干凈，觀察鍍層的腐蝕程度或其他缺陷。含鉻廢水中的六價鉻在酸性條件下是以Cr2O72 形式存在，而在堿性條件下是以CrO42形式存在。粉末涂料以粉末狀態(tài)進(jìn)行涂裝，然后加熱熔融流平，固化成膜。靜電噴涂是利用高壓電場的作用，使漆霧或粉末帶電，并在電場力的作用下吸附在帶異性電荷的工件上的一種噴漆方法。此外，本論文還在90℃下，對第四種電化學(xué)氧化方法進(jìn)行了組分含量的研究。本論文中化學(xué)氧化液的組成不變，濃度也不變，只改變前處理和化學(xué)氧化的時間，探究鎂合金鉻酸常溫化學(xué)氧化的時間。機(jī)械處理的目的是降低基體粗糙度，獲得平整、光滑的表面，去除表面毛刺、劃傷等缺陷。有資料表明: 1998年我國因腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失,每年達(dá)到了2800億元人民幣之巨，占國民經(jīng)濟(jì)總值的2%。工藝流程為：制樣→超聲波清洗→堿洗→水洗→酸洗→水洗→活化→水洗→化學(xué)鍍鎳→水洗→烘干。盡管有機(jī)涂層的品種很多，操作簡單，適應(yīng)范圍較廣，是一種較為經(jīng)濟(jì)的鎂合金表面處理方法。Anomag工藝電解液的組成是氨水，以磷酸鹽、鋁酸鹽、過氧化物、氟化物為添加劑。封孔后兩種膜均具有優(yōu)良的耐腐蝕性能。20世紀(jì)50年代，隨著HAE和Dow17工藝的相繼出現(xiàn)，使得陽極氧化技術(shù)在鎂合金的防護(hù)處理中的實(shí)際應(yīng)用成為可能。磷化處理膜層的厚度較大，作為油漆底層，可使漆膜的粘附力、耐潮濕性和耐蝕能力提高數(shù)十倍。在80℃以上高溫環(huán)境中，鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜將失去結(jié)晶水而破裂，喪失自修復(fù)性。它是在無電流的情況下，通過浸漬、噴淋或涂刷，使金屬工件與化學(xué)處理液相接觸，通過金屬與處理液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在金屬表面形成由氧化物或金屬鹽構(gòu)成的鈍化膜。在中性和堿性介質(zhì)中，鎂合金的腐蝕反應(yīng)與純鎂的腐蝕反應(yīng)類似，主要發(fā)生以下反應(yīng)：Mg2e=Mg2+ （陽極反應(yīng)）(11)H2O+2e=H2+2OH– （陰極反應(yīng)）(12)Mg2+＋2OH–=Mg(OH)2 （生成腐蝕產(chǎn)物）(13)因此，鎂的電化學(xué)腐蝕以析氫為主，鎂合金則以點(diǎn)蝕和全面腐蝕形式迅速溶解。鎂合金的腐蝕形貌依賴于合金的化學(xué)成分和環(huán)境條件。3C產(chǎn)品屬于鎂合金的高端應(yīng)用領(lǐng)域（見圖1圖14）。鎂合金廣泛用于汽車行業(yè)中，以達(dá)到輕量化的目的。表11 鎂合金與鋁合金、塑料、普通鋼的主要性能參數(shù)性能參數(shù)AZ91DAM60A380ABSQ215密度（g/cm2）抗拉強(qiáng)度（MPa）23022032045335450比強(qiáng)度彈性模量（GPa）454572190210比剛度鎂合金的合金名稱是以主要添加合金元素及其百分比來取名。鎂合金是以鎂為基加入其他元素組成的合金。filmsNaOH、Na2SiO3 and C6H5OH were adopted ,chemical oxidation films with low對六價鉻廢液可以采用沉淀法回收處理。對其氧化時間進(jìn)行優(yōu)化，得到2min左右時，氧化效果較好。films were prepared for AZ31that the effect was better when the oxidation time is about 2min.was conducted after forming chemical oxidation filmsmethod.Key words: AZ31鎂合金鑄件抗拉強(qiáng)度與鋁合金鑄件相當(dāng)，一般可達(dá)250Mpa，最高可達(dá)600多Mpa。預(yù)計鎂合金將成為下個世紀(jì)最重要的商用輕質(zhì)材料。鎂合金還個有良好的耐腐蝕性能，電磁屏蔽性能，防輻射性能，可做到100% 回收再利用。 圖17 AMX一30坦克 圖18 M274AI型軍用吉普車為治療骨折，骨關(guān)節(jié)炎等疾病，可能會用到人工骨、人工關(guān)節(jié)、接骨板等材料（見圖1圖110）。鎂合金腐蝕的直接原因是合金元素和雜質(zhì)元素的引入導(dǎo)致鎂合金中出現(xiàn)第二相。鎂的自然轉(zhuǎn)化薄膜在pH值小于11時，對鎂合金基體不能起到防腐作用。鉻酸鹽處理是使金屬表面轉(zhuǎn)化成以鉻酸鹽為主要組成的膜的工藝方法，通常是采用基本成分為鉻酸的堿金屬鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液來實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化的。典型的磷化處理規(guī)范如表14所示。陽極氧化膜也可以作為涂裝底層以增強(qiáng)涂層與合金基體的結(jié)合力。鎂在堿性溶液中很容易生成氧化膜，HAE法在堿性電解液中加入氟化物和磷化鹽，改善了氧化膜的結(jié)構(gòu)和耐腐蝕性。Dow17陽極氧化工藝由Dow化學(xué)公司開發(fā)，適用于鎂及各種鎂合金。微弧放電會使處理液的溫度不斷升高，為了保證處理液的溫度恒定，進(jìn)行表面處理時還需要采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)。目前已應(yīng)用于鎂合金的化學(xué)鍍層主要Ni/Au，Cu/Ni/Cr，化學(xué)鍍鎳等。激光表面熱處理是利用激光束對鎂合金表面的輻射處理,使表面在高能光束作用下熔化后再凝固。表21 AZ31鎂合金鑄件的化學(xué)成分/%AlZnMnSiCuFeNiMg≧≤≤≤≤基體實(shí)驗(yàn)所用藥品名稱、規(guī)格及廠家見表22。表面活性劑具有良好的潤濕、滲透、乳化、加溶和分散性能，能有效除去油污。方法一：電化學(xué)氧化液組成為150g/L的KOH；34g/L的Na3PO4；20g/L的KMnO4；68g/L的NaF。刷涂法涂漆很容易滲透進(jìn)金屬表面的細(xì)孔，但生產(chǎn)效率低、勞動強(qiáng)度大、裝飾性能差，有時涂層表面有刷痕。但是由于常規(guī)的溶劑性涂料中有機(jī)溶劑含量平均50%，在干燥過程中溶劑揮發(fā)造成大氣污染，浪費(fèi)資源。下圖25為環(huán)氧/聚酯粉末靜電噴涂之后的產(chǎn)品。 鍍層附著力測試有三種方法，熱震法、劃痕法、銼刀法。前處理時間對鎂合金表面處理的影響很大。 （a） （b）圖31（a）：未經(jīng)處理的鎂合金試樣（b）：經(jīng)鉻酸化學(xué)氧化后的鎂合金試樣鉻酸化學(xué)氧化的時間對鎂合金處理效果也有影響，其影響見表32。膜在陽極過程中幾乎隨時間線性增長，直至達(dá)到相當(dāng)高的厚度。硅酸鹽能增加膜層的光澤,使膜層增厚、均勻，耐腐蝕性能提高。電化學(xué)氧化膜孔隙率測試結(jié)果見表36和圖37?；瘜W(xué)氧化可在常溫下進(jìn)行，而電化學(xué)氧化對溫度要求更高些。感謝所有的專業(yè)老師，您們不僅教會我專業(yè)知識，也教給我一種生活態(tài)度：認(rèn)真、樂觀、從容?；瘜W(xué)氧化成膜設(shè)備簡單、容易操作。測試結(jié)果還表明鉻酸化學(xué)氧化后的孔隙率很低，不需要封孔處理即可使用。這就進(jìn)一步證明了電化學(xué)氧化液中氫氧化鈉、硅酸鈉、苯酚的作用。 （a） （b） （c） （d）圖33（a）：方法一所得的鎂合金試樣；（b）：方法二所得的鎂合金試樣；（c）：方法三所得的鎂合金試樣；（d）：方法四所得的鎂合金試樣；表33不同電化學(xué)氧化溶液的處理效果方法電化學(xué)氧化液組成電壓(V)電流(A)鍍層面積(cm2)溫度（℃）電化學(xué)氧化時間（min）處理效果1150g/L KOH；34g/L Na3PO4；20g/L KMnO4；68g/L NaF25425室溫10淺黃色膜2250g/L KOH；30g/L Na3PO450ml/L 冰醋酸640758010白色硬膜，均勻3260g/L KOH；30g/L Na2SiO3；4g/L 苯酚445408010白色膜，偏青綠色 4280g/L NaOH；36g/L Na2SiO3；4g/L 苯酚455359010青綠色膜，光滑，均勻由表33和圖33可知，電解質(zhì)溶液組成成分不同，成膜現(xiàn)象及所得膜層的性能不同。鉻酸化學(xué)氧化的鎂合金片表面為金黃色，致密光滑。鎂合金的前處理過程對鍍層的性能影響很大。漆膜的牢固附著是涂料實(shí)現(xiàn)對基體材料保護(hù)的重要基礎(chǔ)。靜電噴涂后，在180℃下固化15min，得到涂膜厚度約75177。溶劑性涂料是指使用了溶劑作為主要揮發(fā)性組分，如各種油脂和樹脂。因此對本課題中的鎂合金試樣進(jìn)行涂裝。鎂合金電化學(xué)氧化裝置見圖24。水洗應(yīng)徹底，否則殘留的脫脂液將影響后續(xù)涂裝的附著力。將其鋸成表面積約1040cm2大小的片材。物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition，簡稱PVD）是在真空條件下，采用各種物理方法，將固態(tài)的鍍料轉(zhuǎn)化為原子、分子或離子態(tài)的氣相物質(zhì)后，沉積于基體表面，形成固體薄膜的過程。該方法制備的金屬涂層是通過溶液中的金屬陽離子還原為金屬原子沉積于鍍件表面來實(shí)現(xiàn)的，其中反應(yīng)所需的電子由基體金屬直接提供。溫度控制在50—60℃，電流密度2—10 mA/ cm2，通電時間為10—30min。高錳酸鉀是提高膜硬度以及使膜層結(jié)構(gòu)致密的主要組分，增大它在溶液中的含量還可以降低過程的終止電壓。酸性溶液以Dow17 氧化液為代表，處理溫度較高[17]，約為80℃。然而，膜層的性能不佳，使材料得不到有效的防護(hù)，通常還需要與其它的防護(hù)措施相配套。近年來，無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理工藝相繼出現(xiàn)，如磷酸鹽膜、錫酸鹽膜等，都具有較好的防護(hù)效果。只要是電解液可以到達(dá)的表面，都能夠獲得厚度均勻的轉(zhuǎn)化膜。鎂極易氧化，將鎂合金置于空氣或溶液中，它的表面都會形成一層很薄的氧化膜，即自然轉(zhuǎn)化膜。鎂的化學(xué)穩(wěn)定性低，電極電位較負(fù)（E0=），比鐵低約2V，因此在陰極保護(hù)中常作為犧牲陽極使用或作為有機(jī)涂層的添加成分來保護(hù)其它金屬。AMX一30坦克(見圖17)是法國裝甲部隊(duì)的主要裝備之一，是二戰(zhàn)后法國生產(chǎn)數(shù)量最多的坦克，裝有鎂合金隔熱護(hù)套，能防止炮管因外界溫度變化引起的彎曲。鎂合金鑄件抗拉強(qiáng)度與鋁合金鑄件相當(dāng)，一般可達(dá)250Mpa，最高可達(dá)600多Mpa。 隨著市場對鎂產(chǎn)品需求應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，從航空、航天、汽車零部件、鋼鐵脫硫、合金壓鑄件、3C產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，到民用產(chǎn)品的不斷研發(fā)，以及鎂合金技術(shù)的進(jìn)一步研究，鎂產(chǎn)品的發(fā)展愈來愈顯現(xiàn)出它獨(dú)特的不可替代優(yōu)點(diǎn)[2]。彈性模量小，剛性好，抗震力強(qiáng)，長期使用不易變形。recycledsolution .itsthe chemical oxidation films and所用的鎂合金試樣表面積約為1040cm2。of magnesiumchromic acid.chemical oxidation were even and目前使用最廣的是鎂鋁合金，其次是鎂錳合金和鎂鋅鋯合金。表12鎂合金中合金元素代號元素代號元素名稱元素代號元素名稱A鋁M錳B鉍N鎳C銅P鉛D鎘Q銀E稀土R鉻F鐵S硅G鈣T錫H釷W鐿K鋯Y銻L鋰Z鋅目前，國際上傾向于采用美國試驗(yàn)材料協(xié)會(ASTM)使用的方法來標(biāo)記鎂合金。另外，由于鎂合金的比強(qiáng)度也比鋁合金和鐵高，因此，在不減少零部件的強(qiáng)度下，可減輕鋁或鐵的零部件的重量。此外，由于鎂合金還可以防止電磁干擾及其對人體的危害，因此成為3C產(chǎn)品殼體的最佳材料。對于多數(shù)的鎂合金，耐蝕性差主要有兩個原因。在干燥的清潔空氣中，由于表面膜有一定保護(hù)作用使鎂合金基本保持穩(wěn)定。這種膜比較薄，雖能減緩腐蝕速度，卻不能完全防止腐蝕，因而只可應(yīng)用于裝飾、裝運(yùn)儲存時的臨時保護(hù)及涂裝底層。鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜實(shí)際應(yīng)用也已有很長時間，生產(chǎn)工藝比較穩(wěn)定可靠。錫酸鹽轉(zhuǎn)化膜成本低、污染輕，膜層幾乎透明，外觀均勻平整，厚度通常為1~5μm，且表面富有光澤性，裝飾效果較好。目前，在大多數(shù)電解質(zhì)溶液中，只有在較高電壓和電流密度下才可能成膜。陽極氧化膜在冷水中充分沖洗后，用重鉻酸鹽來進(jìn)行封閉處理， 溶液組成為100g/L的NH4HF2和20g/L的Na2Cr2O7電解液中氨水的主要作用是抑制火花的產(chǎn)生，減少陽極氧化時產(chǎn)生的熱量；磷酸鹽的加入是為了得到透明的陽極氧化膜，濃度越低，膜層的透明度越好；過氧化鈉的加入是為了降低成膜電壓，但濃度應(yīng)當(dāng)在一定范圍內(nèi)。粉末涂層也是有機(jī)涂層的一種。此外，熱噴涂也是在鎂合金表面制備金屬涂層的一種方法。腐蝕不僅帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且給人類賴以生存的環(huán)境造成嚴(yán)重的污染以及資源能源的嚴(yán)重?fù)p耗，與當(dāng)今全球倡導(dǎo)的可持續(xù)發(fā)展以及低碳經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略相抵觸?；瘜W(xué)預(yù)處理分有機(jī)溶劑脫脂、堿性脫脂、酸洗、表面活性劑清洗等。表24 鎂合金鉻酸化學(xué)氧化的設(shè)計序號前處理時間化學(xué)氧化時間15min5min24min4min3