镁合金表面磷化工艺及膜层性能的研究

摘要

本文主要针对镁合金表面磷化工艺进行了研究，以获得耐腐蚀性能良好的磷化膜。 采用正交试验方法确定镁合金表面磷化配方和工艺参数，并采用扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射（XRD）、电化学阻抗谱（EIS）、极化曲线、腐蚀失重、拉伸试验等方法对镁合金表面磷化膜的微观形貌、化学成分、结构、耐腐蚀性能及结合强度进行了分析，并对磷化的成膜过程进行了初探。 采用正交试验方法确定的优化配方（NH4H2PO4：80 g/L、KMnO4：20 g/L、NaF：0.3 g/L）和工艺（温度30 ℃、时间15 min、pH 3.5）可在镁合金表面形成耐腐蚀性能良好的磷化膜，并进一步讨论了钼酸钠在促进镁合金表面钝化中的作用。 SEM观察表明采用优化配方磷化工艺可以显著减少封孔后镁合金表面磷化膜的微观裂纹和孔洞的数量，从而提高镁合金表面磷化膜的耐腐蚀性能。微观裂纹和孔洞数量的减少可能与优化配方磷化膜与封孔剂在固化过程中的匹配性得到改善有关。EDS分析表明镁合金表面磷化膜主要由P、Mn、Mg三种元素组成，在优化配方磷化膜中有少量F元素存在，而在复配配方磷化膜中未发现有Mo元素，表明主盐元素均参与磷化膜的成膜过程，而添加剂元素并不完全参与成膜过程。XRD分析表明镁合金表面基础配方磷化膜主要以非晶态结构为主，另外含有少量磷酸镁晶体，而优化配方磷化膜、复配配方磷化膜则均为非晶态结构。腐蚀失重、极化曲线及电化学交流阻抗（EIS）试验结果表明优化配方磷化膜、复配配方磷化膜具有良好的耐腐蚀性能。拉伸试验结果表明，三种配方中以复配配方处理后试样与涂层的结合强度最大，而磷化后的封孔处理虽然可以提高磷化膜的耐腐蚀性能，但是会降低磷化膜与涂层的结合强度。磷化过程腐蚀电位测试结果表明，镁合金表面磷化膜的形成主要由基体金属的腐蚀溶解、磷化膜的沉积、磷化膜的成膜等三个基本过程组成。