【摘要】为提高镁锂合金的耐蚀性,在镁锂合金表面制成了耐蚀性能较好的锰系磷化工艺标准膜,采用极化曲线、电化学阻抗谱、时间电位曲线等电化学测试方法及SEM、EDS分析方法,研究了镁锂合金锰系磷化工艺标准主盐浓度、磷化时间、金属离子、磷化助剂对磷化膜耐蚀性的影响,测试了试样在加入不同磷化助剂磷囮时表面电极电位随时间的变化,观察了不同时间、温度条件下磷化膜的微观形貌,对比了锰系、锌系磷化膜的微观形貌,分析了膜层的组成.结果表明,随主盐高锰酸钾浓度的增加,膜层耐蚀性增加,适宜的磷化时间为20min,镍离子对磷化的促进作用大于铜离子,柠檬酸钠为较好的磷化助剂,锰系磷化工艺标准膜较平整光滑,但膜层带有裂纹,随温度的增加裂纹加深,膜层的主要成分为磷酸锰.

镁锂合金又称超轻合金,是迄今为止最轻的金属結构材料,在航空、航天、军工、交通、医学等领域及3C产业中都有广泛应用,但镁锂合金的耐蚀性差,使其应用受到限制[1-4].化学转化膜技术是目前鎂合金表面防腐蚀处理的有效方式之一,该技术通过合金基体与转化处理溶液相接触,在基体表面形成一层保护膜,这层膜本身具有较好的耐蚀性能,不仅可保护基体免受腐蚀介质的侵蚀,而且可作为涂装等后续处理的底层.该方法操作简单、成本低廉、成膜均匀,因此得到广泛应用[5-7].目前,鎂及镁合金的化学转化膜主要是铬酸盐转化膜,但铬酸盐转化膜有毒,对环境造成危害.对于镁合金的研究,国内外多侧重于制造高纯镁合金和高溫耐蚀镁合金,而对镁锂合金进行表面改性,在合金的表面生成具有保护性能的膜层或涂层,提高和改善本身耐蚀性能的研究非常少,尤其是关于鎂锂合金的锰系转化膜研究较少[8],本文主要通过电化学测试手段研究各种因素对锰系磷化工艺标准膜耐蚀性的影响,观察锰酸盐转化膜的微观形貌,分析膜层的组成成分.1实验实验材料为Mg1Li14Al1Ce0.9(40mm20mm2mm),经180#2000#砂纸逐级打磨.镁锂合金锰系磷化工艺标准膜制备的工艺流程为:打磨碱洗水洗酸洗水洗活化水洗磷化.化学除油、酸洗、活化的配方参照镁合金常用配方.磷化温度60.通过带有能谱仪的日立公司生产的S-570型扫描电镜观察磷化膜的微观形貌及断媔的微观形貌,分析磷化膜的组成.加速电压1025kV,束斑直径23mm.工作电极为待测试样,辅助电极为铂片,参比电极为饱和甘汞电极,用CHI604C型电化学分析仪对磷化膜在质量分数3.5%NaCl溶液中的极化曲线和交流阻抗进行测试,对加入不同磷化助剂下试样磷化过程中表面电极电位随时间的变化进行测试.测试温度為室温.2结果及讨论2.1锰系磷化工艺标准配方高锰酸钾主盐浓度对膜层耐蚀性的影响不同高锰酸钾主盐浓度的锰系磷化工艺标准液配方见表1.表1鈈同高锰酸钾主盐浓度的锰系磷化工艺标准液配方配方(KMnO4)/(gL-1)(Na3PO4)/(gL-1)(H3PO4)/(mLL-1)不同主盐浓度的锰系磷化工艺标准膜在质量分数3.5%NaCl溶液中的极化曲线和阻抗图谱分别見图1和图2.其中,E、i分别为电极电位和极化电流密度,Z'为阻抗.从图1及拟合数据可以看出,随着主盐浓度的增大,极化曲线正移,腐蚀电流减小、腐蚀电位变正,即磷化膜层的耐蚀性增强.从图2可以看出,随主盐浓度的增大,低频容抗弧高度增大,即磷化膜电阻增大.综合图1和图2可知,随着主盐浓度的增加,锰系磷化工艺标准膜耐蚀性增强,磷化膜质量增强.-1-2-3-4-5-6-7-8-9-2.0-1.8-1.6-1.4-1.2-1.0-0.8E/Vlogi/(Acm-2)20g/L40g/L60g/L图1不同主盐浓度的磷化膜的极化曲线Z/k赘-Z/k赘20g/L60g/L40g/L图2不同主盐浓度的磷化膜的阻抗图谱2.2磷化时间對膜层耐蚀性的影响不同磷化时间下得到的磷化膜极化曲线和阻抗图谱分别见图3和图4.由图3及拟合数据可知,磷化20min时所得的极化曲线阳极支出現明显的钝化平台,腐蚀电位最正,腐蚀电流最小,磷化膜耐腐蚀性最好.由图4可知,磷化20min时低频容抗弧的高度最大,即磷化膜电阻最大,磷化膜耐腐蚀性最好.综合图3和图4可知,随着磷化时间的增加,锰系磷化工艺标准膜耐蚀性增强,但磷化时间过长磷化膜耐蚀性反而下降,适宜的磷化时间为20min.-3-4-5-6-7-8-9-10-1.6-1.4-1.2-1.0-0.8-