镁锂合金表面处理技术的研究进展

镁锂合金是未来理想的轻量化金属材料,但其耐蚀性差,因此在其表面制备具有一定防腐性能的涂层,对于其发展具有重要意义.本文总结了近年来关于镁锂合金表面防腐涂层的研究,重点介绍了几种镁锂合金表面防护技术,包括:化学镀与电镀、化学转化、阳极氧化、有机-无机转化、表面喷涂等,指出了目前镁锂合金表面防护技术存在的问题,并展望了镁锂...     

镁-锂合金化学镀镍-铜-磷的研究

对镁-锂合金化学镀镍-铜-磷的酸洗、活化、预镀等前处理工序进行了研究,并对化学镀镍-铜-磷合金镀层的性能进行了测试。结果表明:相比浸锌处理,化学预镀镍更适合用于镁-锂合金的镀前预处理。化学镀镍-铜-磷合金镀层为膜层状的中磷混晶结构,其中铜的质量分数为3.66%。交流阻抗测试结果表明,化学镀镍-铜-磷合金镀层对镁-锂合金基体起到了较好的防护作用。     

镁-锂合金酸洗工艺的研究

通过观察镁-锂合金酸洗后的宏观表面形貌及对镁-锂合金锌系磷化膜层进行极化曲线、交流阻抗测试,对前处理过程中的含铬及不含铬的酸洗液配方进行了筛选,并对优选出的无铬酸洗液配方所得磷化膜进行了耐蚀性测试及微观形貌观察,结果表明:镁-锂合金前处理过程中采用无铬酸洗液3可以代替含铬酸洗液,获得性能优异的磷化膜。     

铝酸钠对镁-锂合金微弧氧化膜耐蚀性的影响

为了进一步提高镁-锂合金的理化性能,将不同质量浓度的铝酸钠添加到硅酸盐体系的电解液中,制备出镁-锂合金微弧氧化陶瓷膜。通过对膜层的表面形貌、组成及耐蚀性的研究,分析了铝酸钠的质量浓度对镁-锂合金微弧氧化膜的组成、厚度、结构及性能的影响。研究结果表明:与未添加铝酸钠的微弧氧化膜相比,加入铝酸钠后,微弧氧化膜表面单位面积内的微孔数量减少,孔径明显变小,且其耐蚀性大幅提高。     

镁-锂合金电镀枪黑色锡-镍合金镀层的研究

先对镁-锂合金电镀枪黑色锡-镍合金镀层的预处理工艺进行了研究,再对发黑剂进行了选择,最后对镀液及镀层性能进行了测试。结果表明:化学预镀镍法比浸锌法更适合用作镁-锂合金的预处理;半胱氨酸是合适的发黑剂;枪黑色锡-镍合金镀层含Sn、Ni、P、S等元素,表面存在微裂纹;镀层为晶态结构;镀层的膜电阻为镁-锂合金基体的11.14倍。     

镁锂合金表面锡酸盐转化膜研究

采用无铬锡酸盐转化技术在镁锂合金表面形成了锡酸盐转化膜,利用扫描电镜、能谱、X射线衍射、极化曲线、析氢实验等对锡酸盐转化膜的结构和耐蚀性进行了研究.结果表明,锡酸盐转化膜由近似球形的均匀颗粒组成,较致密,主要成分为MgSnO<,3>,呈晶态结构特征.锡酸盐转化膜的成膜时间对镁锂合金阳极极化电流有影响:成膜时间为45 min时,阳极极化电流最小,转化膜对镁锂合金基体的保护作用最强.锡酸盐转化膜明显降低了镁锂合金的析氢量,改善了镁锂合金的耐蚀性.     

镁-锂合金稀土转化工艺的研究

对镁-锂合金表面稀土转化成膜工艺进行了初步研究。分析了稀土盐硝酸镧转化、稀土盐硝酸镧+高锰酸钾转化工艺对稀土转化膜的形貌及耐蚀性能的影响。扫描电镜分析了稀土转化膜表面形貌;极化曲线、电化学阻抗谱测试技术研究了转化膜的耐蚀性能。结果表明:当在2g/L的硝酸镧转化液中加入2g/L的高锰酸钾时,镁-锂合金表面获得了均匀致密、裂纹细小的稀土转化膜;转化成膜时间对膜的耐蚀性也有不同程度的影响。     

主盐浓度比对电沉积制备Ni-Cu-SiC复合镀层的摩擦学性能的研究

本文选择氯化胆碱-乙二醇类离子液体取代了传统电解液,采用复合电沉积技术在镁锂合金上成功地沉积了具有耐腐蚀性能的Ni-Cu-SiC复合镀层。实验结果表明,在主盐浓度比为cCu∶cNi=0.1∶0.15获得的复合镀层更加致密均匀,摩擦系数更小,磨损量较小。经硬脂酸改性后,所制备的Ni-Cu-SiC涂层接触角为150.7°,为镁锂合金制备功能表面提供一种新方法。     

镁-锂合金表面二氧化钛薄膜的合成

采用液相沉积法在镁-锂合金表面合成二氧化钛薄膜,通过对样品的测试与表征确定了最佳的合成条件。     

镁-锂合金化学镀镍

以镁-锂合金为实验材料,研究了以醋酸镍为主盐的工艺流程,选定了一种比较稳定的工艺条件.研究了镁-锂合金直接化学镀镍的前处理方法.利用X射线衍射仪(XRD)、显微硬度仪、带有能谱分析的扫描电子显微镜(SEM/EDAX)等分析了镀层性能.结果表明:镁-锂合金化学镀镍的平均镀速为16～25μm·h-1,镀层中磷的质量分数约为7%,维氏硬度达到5177MPa,沉积镍层均匀、致密,耐蚀性得到明显提高.     

氨基乙酸对镁-锂合金阳极氧化膜的影响

在镁-锂合金阳极氧化中以氨基乙酸为添加剂制取氧化膜,并讨论氨基乙酸对氧化膜结构、形貌及性能的影响.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、无损涡流测厚仪、极化曲线(Tafel)和电化学交流阻抗谱(EIS)等分析了镁-锂合金基体和氧化膜的组成、表面形貌、厚度以及耐蚀性,并讨论其耐蚀机理.结果表明:阳极氧化膜主要由氧化镁、氢氧化镁和氢氧化锂构成;随着氨基乙酸的质量浓度的增加,阳极氧化膜趋于平整、致密,孔洞均匀;添加氨基乙酸形成的阳极氧化膜的自腐蚀电位正移,自腐蚀电流密度变小,当其质量浓度为6 g/L时,氧化膜耐蚀性最优,自腐蚀电流密度为1.12×10-7A/cm2;但当氨基乙酸的质量浓度过高时,氧化膜耐蚀性反而下降.电化学阻抗谱对氧化膜耐蚀性变化规律的分析与极化曲线结果相一致.     

Adhesion of the plasma polymer of trimethylsilane to aluminum alloys

The adhesion of a plasma polymer and the corrosion protection offered to aluminum alloy substrates depends on the cleanliness of the substrate surface and the state of oxides on the aluminum alloy surface. Both factors are dependent on what type of alloy is used, and consequently, the best preparation of the substrate surface differs on the type of aluminum alloy. Oxygen plasma treatment is effective for the elimination of organic surface contamination, but plasma treatment, such as that of mixed argon and hydrogen, cannot be used to modify the surface state of oxides on these alloys. This is because oxides of aluminum are stable and thus resist plasma modification, and prolonged plasma treatment has been observed to change concentrations of alloy components at the surface due to the heating of the alloy. Chemical cleaning of the surface is necessary before the application of the plasma polymer used for corrosion protection enhancement. Once the surface was properly prepared, a plasma polymer of trimethylsilane (TMS), prepared by cathodic polymerization, adhered well to aluminum alloys investigated in this study. Major adhesive failure, however, occurred as a consequence of reactor contamination when hexafluoroethane (HFE) plasma treatment of initially formed TMS plasma polymers was employed. Plasma pretreatment of the substrate with O₂ or postplasma treatment of the plasma polymer of TMS with Ar (instead of HFE) was effective in eliminating the surface‐contamination effect on the adhesion. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 85: 1387–1398, 2002     

民用飞机钛合金紧固件表面处理的应用与研究

阐述了国内外民用飞机钛合金紧固件表面处理的现状与差异。分析了钛合金紧固件不同表面处理的作用与区别。研究了钛合金紧固件表面处理的验证方法。提出了钛合金紧固件表面处理今后的发展趋势。     

Investigating the microstructures and properties of Mg-Al LDH film-coated Mg-Li alloy: Effect of hydrothermal temperature

Magnesia-alumina layered double hydroxide (Mg-Al LDH) films grown in situ on LA43M magnesium-lithium (Mg-Li) alloy were synthesized utilizing the hydrothermal method. Scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive spectrometry (EDS), and X-ray diffraction (XRD) were used to characterize the surface morphologies, composition, and phase of the Mg-Al films. The corrosion resistance of the Mg-Al films was estimated via immersion experiment and hydrogen evolution test, and the tribological properties were investigated using tribological wear tests. The results showed that the thickness of the Mg-Al LDH film enhanced, and the size of the LDH sheets increased as the hydrothermal temperature raised, resulting in the improvement of the corrosion and wear resistance. When the hydrothermal temperature reached 110°C, interlayer anions were loaded the most, and the film achieved the optimal thickness. The Mg-Al LDH film had the optimum corrosion resistance and tribological properties. At this point, the weight loss of the film was 1.3560 mg·cm^–2, and the average friction coefficient was .149. It demonstrated that synthesizing Mg-Al LDH at a hydrothermal temperature of 110°C was an effective approach to improve the corrosion resistance of LA43M.     

锂电解过程中杂质元素的电化学行为

采用循环伏安法研究了锂电解过程中杂质元素的电化学行为。电解过程中杂质元素镁将优先于锂在阴极析出, 然后是金属锂的欠电位沉积形成镁锂合金, 最后才是金属锂的析出, Mg ²⁺的还原电极过程受扩散控制, 扩散系数为1.44×10 ^-5 cm ²/s;微量的Ca ²⁺即发生钙锂共沉积;在含少量氯化钠的熔盐体系中, 杂质元素钠被锂还原并形成合金, 随着电解质体系中氯化钠含量的增加, 金属锂中的钠含量有较大的增加;杂质元素铁优先于锂在阴极析出, 在阴极被还原成海绵铁使阴极钝化, 引起熔盐体系锂的析出电流急剧降低, Fe ³⁺的还原电极过程受扩散控制, 扩散系数为3.14×10 ^-5 cm ²/s。     

变形铝合金表面锆基化学转化膜的研究现状

化学转化膜是金属表面主要的处理方法之一,具备良好的附着力和耐蚀性,能为铝合金提供一定的临时防护。传统的六价铬酸盐化学转化膜在日渐严苛的环保压力下已经逐渐淘汰,取而代之的是近几年发展迅猛的三价铬及无铬锆基化学转化膜。铝合金可分为铸造铝合金和变形铝合金,按照所含主要合金元素和热处理状态可分为若干个系列和型号。本文选取几种典型的变形铝合金,综述了不同铝合金微观组织对转化膜成膜过程的影响,化学转化液添加剂、预处理和后处理工艺对转化膜性能的调控及作用机理,以及几种典型商业钝化剂在变形铝合金表面的应用。总结了目前变形铝合金表面锆基化学转化膜仍面临的问题和发展趋势,未来化学转化膜需在满足新型铝合金发展要求的基础上,通过不同有机、无机添加剂以及外场作用对转化膜的成膜均一性、完整性进行调控,以提高转化膜的综合性能。     

镁合金直接化学镀Ni-P合金工艺

研究了镁合金经酸洗直接进行化学镀Ni-P合金工艺。用金相显微镜及扫描电子显微镜观察了镁合金表面经不同时间酸洗后的表面形貌及对镀层质量的影响。分析了镀液pH、温度对镀速的影响,并测试了镀层的表面形貌和耐蚀性。当酸洗时间为25 s时,所得到的镀层均匀致密,结合力好,耐蚀性能大大提高。     

相反转法制备超细Bi-Pb-Sn-Cd易熔合金粉

用相反转法将含分散剂的水滴加到熔融的Bi-Pb-Sn-Cd易熔合金液中,制备了一系列超细合金粉,使超细粉的制备与表面修饰同步进行,系统研究了制备过程中温度、搅拌速度和分散剂浓度对超细合金粉粒径的影响。实验结果表明,随着水在合金液中含量的增加,体系发生相转变,合金从连续相逐渐破裂成分散相而形成超细金属粉,同时改性剂以物理吸附的方式对超细金属粉进行表面改性;制备温度、搅拌速度和分散剂浓度对合金粉粒径有明显影响,以浓度为1%的油酸钠为分散剂,温度为85℃,搅拌速度为1750r.min-1,可制得平均粒径为0.3μm的超细Bi-Pb-Sn-Cd合金粉。为获得满意粒径和表面改性效果的超细合金粉,必须将制备温度、搅拌速度和分散剂浓度控制在适当的范围。     

汽车用镁合金磷化处理及化学镀Ni-Sn-P合金镀层

先对汽车用AZ31B镁合金进行了磷化处理,然后在磷化膜表面化学镀Ni-Sn-P合金镀层,并对化学镀Ni-Sn-P合金镀层的成分、表面形貌及耐蚀性等进行了研究。研究发现:镁合金磷化属于一种磷化膜生成和溶解的动态过程。磷化膜较为均匀、致密,存在少量微裂纹,厚度约为6μm。化学镀Ni-Sn-P合金镀层由大量均匀、致密的胞状颗粒堆积而成。经过磷化和化学镀Ni-Sn-P合金镀层后,镁合金的耐蚀性显著提高。     

钛合金表面处理及涂漆工艺研究

通过对钛合金表面涂漆前的工艺研究,验证选用表面处理剂及改性环氧底漆作为钛合金防护涂层,可提高对钛合金基材的附着力。