镁合金主要有机涂层性能的对比实验研究与技术经济评价

摘要

镁合金复合有机涂层综合了化学转化、微弧氧化及有机涂装等方法的优点，具有良好的综合性能，是未来镁合金防护的重要方向。
　　 本文以AZ91镁合金为试验材料，用正交试验法优化了预处理工艺，并用SEM、EDS及XRD分析了优化工艺膜层。在此基础上，制备了17种不同的复合有机涂层，并对比了涂层间性能差异和评估了涂层的成本。同时，结合价值工程基本原理，对比研究了涂层在两种典型服役条件下的技术经济。主要研究结果如下：
　　 ① 采用正交试验法优化镁合金微弧氧化工艺，当参数为Na2SiO3.7H2O: 为15g/l、KF.H2O为8g/l、KOH为6g/l、C3H2(OH)3为10ml/l、电流频率为500Hz、占空比为18％时，氧化膜具有最佳的耐腐蚀性；优化工艺下，膜表面光滑、颜色均匀呈乳白色；膜层由与基体结合良好的致密底层及有大量均匀的直径为1～2μm火山口状孔洞的表层组成。氧化膜表面成分由Mg、O及Si 等元素和少量的Al、F及K元素组成；物相则以Mg为主、少量的MgO、Mg2SiO4、MgAl2O4及不定型物组成。
　　 ② 采用正交试验法优化镁合金化学转化工艺，当A剂为80g/l、B剂为2g/l、C剂为1g/l时转化膜后续有机涂层的耐腐蚀性最佳，并随处理时间延长而提高；优化工艺下，转化膜由底层、致密的中间层以及由大量的宽度为1～3μm纵横交错的“裂纹”所分割成的小岛表层组成。转化膜表面成分由Mg、Al、O、P及少量的Ca及V元素组成；物相则主要由Mg、Mg17Al12及不定型相组成。
　　 ③ 在预处理优化工艺的基础上，选择了喷砂等4种预处理方法，丙烯酸等5种有机涂层，制得17种不同的涂层。对比了研究涂层间性能的差异以及工艺对涂层性能的影响：
　　 1) 预处理对复合有机涂层的附着力、耐蚀性、耐磨性等性能影响显著，而对涂层的其余性能均无明显影响。微弧氧化后续涂层在耐蚀性、耐磨性能方面较其它预处理好。
　　 2) 涂料种类对涂层的耐蚀等性能均有显著的影响。环氧树脂涂层在耐蚀性方面，陶瓷有机硅涂层在硬度方面，有机氟涂层在光泽度方面，有机硅涂层在耐磨性方面，都具有显著的优势。
　　 ④ 从涂层的成本来源分析计算了涂层成本，选择了耐蚀性、硬度、光泽度等性能作为涂层价值的评价对象，制定了相关的性能评分机制和在两种典型服役环境下的权重。在此基础上，利用价值工程基本原理对比研究了涂层的技术经济性能：
　　 1) 微弧氧化工艺能耗高、生产效率低，生产成本为预处理中最高；陶瓷有机硅涂层单价高、烘烤温度高且时间长，在涂装板块成本最高。
　　 2) 环氧树脂、有机硅树脂涂层耐蚀性能良好，成本低廉，技术经济性能优良；丙烯酸树脂涂层虽成本低廉，但耐蚀性能很差，技术经济性能不佳；陶瓷有机硅和有机氟涂层耐蚀性能一般，光泽、硬度极佳，但成本太高，技术经济性能不理想。

目录

文摘

英文文摘

1 绪 论

2 试验材料、工艺与方法

3 预处理工艺的优化

4 镁合金主要复合有机涂层的性能对比研究

5 基于价值工程复合有机涂层的技术经济评价

6 结 论

致 谢

参考文献

附 录