摘 要摘 要本文采用碱洗酸洗活化的预处理工艺，在ZK60镁合金表面进行化学转化膜试验，以达到在镁合金表面形成一层稀土盐化学转化膜的目的，从而改善镁合金的耐腐蚀性能，拓宽镁合金的应用领域。此次试验采用对比实验法，通过设计不同的方案进行预处理，然后在试样表面制备转化膜，研究不同的预处理方案对化学转化膜的影响。并通过SEM扫描电镜以及EDS能谱分析仪，对预处理后的试样表面以及转化后的膜层进行微观形貌以及元素成分的分析；采用划格试验法以及单位膜面积增重测试法，进行膜层结合力以及膜层致密性的检测；最后再通过全浸泡腐蚀试验，对转化膜进行耐腐蚀性测定。结果表明，不同预处理工艺之后的试样表面以及转化膜膜层形貌成分性能有所差别。通过分析蔡司金相显微图以及扫描电镜图，发现磷酸与氟化氢钠，盐酸与氢氟酸，磷酸硝酸与氟化氢铵的酸洗活化的组合，膜层形貌以及致密性较好。再结合耐腐蚀性测试，膜层结合力测定以及单位膜面积增重速率计算，与未经预处理的试样进行对比，初步确定磷酸硝酸与氟化氢铵的酸洗活化剂对于硝酸铈化学转化膜的影响最佳。最终通过试验过程所发生的化学反应以及多次试验的总结，拟定先酸洗在碱洗活化的预处理工序，与之前确定的最佳预处理方案对比分析，确定最佳预处理方案。关键词ZK60镁合金；预处理；化学转化膜；耐蚀性
目 录
第一章 绪论 1
1.1 镁及镁合金的简介 1
1.1.1 镁的性质特点 1
1.1.2 镁合金的性能特点 1
1.1.3 镁及镁合金在各领域的应用 2
1.1.4 国内外镁及镁合金的发展历史与现状 3
1.2 镁及镁合金的耐蚀性研究 4
1.2.1镁及镁合金的腐蚀性能 4
1.2.2 镁及镁合金腐蚀的机理及影响因素 5
1.3 镁及镁合金的腐蚀防护技术研究 6
1.3.1 控制合金成分技术 6
1.3.2 采用表面处理技术 6
1.4 镁及其合金化学转化膜预处理的意义及研究内容 8
1.4.1 镁合金表面预处理的研究意义 8
1.4.2 镁合金表面预处理的研究内容 8
第二章 试验材料及研究方法 10
2.1试验材料 1
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0
2.2 试验药品 10
2.3 试验设备 11
2.3.1 水浴加热设备 11
2.3.2 药品称量设备 11
2.3.3 试验分析设备 11
2.4 试验研究方法 12
2.4.1 试验设计方案 12
2.4.2 试验设计流程 13
2.5 镁合金化学转化膜预处理的研究过程 14
2.5.1 切割打磨除油 14
2.5.2 碱洗酸洗活化 15
2.5.3 化学转化膜试验 16
2.6 镁合金化学转化膜预处理性能检测方法 16
2.6.1 表面形貌结构观测 16
2.6.2 膜层元素成分分析 17
2.6.3 膜层增重速率测定 17
2.6.4 膜层结合力检测 17
2.6.5 全浸泡腐蚀试验 18
第三章 镁合金化学转化膜预处理的研究 19
3.1 预处理对镁合金宏观形貌的影响 19
3.1.1 切割打磨除油对镁合金宏观形貌的影响 19
3.1.2 碱洗酸洗活化对镁合金宏观形貌的影响 19
3.2 稀土盐化学转化对镁合金宏观形貌的影响 20
3.3 预处理对镁合金基体的影响 21
3.3.1 预处理对镁合金微观形貌的影响 21
3.3.2 预处理对镁合金元素成分的影响 24
3.3.3 预处理对镁合金质量变化的影响 27
3.4 预处理对镁合金稀土盐化学转化膜的影响 28
3.4.1 预处理对镁合金转化膜微观形貌的影响 28
3.4.2 预处理对镁合金转化膜元素成分的影响 31
3.4.3 预处理对镁合金转化膜性能测试的影响 34
3.5 最佳预处理方案下镁合金转化膜的膜层特征 38
3.5.1 最佳预处理方案下镁合金转化膜的形貌结构 38
3.5.2 最佳预处理方案下镁合金转化膜的元素成分 38
3.5.3 最佳预处理方案下镁合金转化膜的性能测试 39
结 论 41
致 谢 42
参考文献 43
第一章 绪论
1.1 镁及镁合金的简介
镁在地球上的分布非常广泛，在地壳所有元素的含量中，处于第八位，约占2.1%的质量。同时，在海水中所有元素的含量中，镁属于第三富有元素，约占0.13%。
镁有60多种矿产品，在地壳中主要以碳酸镁的形式存在菱镁矿中，以碳酸镁钙的形式存在于白云石中，以水合氯化镁钾的形式存在于光卤石中。随着人们对金属应用水平的不断提高，到了19世纪初期时，英国化学家最先用钾还原氧化镁的试验得到了金属镁。
21世纪以来，镁及其合金的发展进入了崭新的阶段。人与自然的和谐共生成了新时代的主题。镁作为一种新型材料，其发展利用程度还不够高。与一些传统矿产资源相比，不论从技术手段还是应用领域其开发程度都远远不够。因此，社会迅猛发展的今天，镁及其合金的发展成为了社会国家乃至世界可持续发展的重要措施之一[1]。
1.1.1 镁的性质特点
镁是一种碱性金属，室温条件下外表呈现银白色，质量较轻，密度很低，但镁的塑性变形能力会随着温度的升高而显著提高。镁的质量是常见金属材料中最轻的，常常带有很强的导电、导热性能以及热膨胀系数。其标准电极电位为2.36V，因而耐蚀性极差。在大量的有色金属中，镁的弹性模量在有色金属中处于最低的水平。而且镁的比重较小，但比热和膨胀系数却相比较大。
镁的化学活性很强，因此非常容易与酸反应生成氢气。镁及镁合金发生腐蚀的环境一般为潮湿空气或中性、酸性溶液中。在潮湿的大气中，虽然镁表面由于氧化作用会在表面产生氧化膜，但这种氧化膜质脆，疏松多孔，因此并没有良好的腐蚀防护作用，所以镁的抗腐性很差[2]。
镁的综合性质特点更好。因此随着人们对镁及其合金的使用领域不断加大，镁的表面处理成为镁防腐蚀过程中的一项必不可少的工作[3]。
1.1.2 镁合金的性能特点
(1) 镁合金的类型
① 镁合金按照其合金元素不同有以下分类方法：可以分为AZ镁合金系列，如MgAlZn；AM镁合金系列，有MgAlMn;AS系列，MgAlSi和AE系列。
② 镁合金中由于不同的目的加入锌、锆、铈、铝等有以下分类方法：如镁铍系合金、镁钙系合金等阻燃性镁合金。如具有高强度铸造性能的镁铝锌系合金，具体有MB2、MB3、MB5、MB6和MB7几种。如镁锰系、镁锌锆系、镁铝锌系、镁锰稀土系等耐蚀性镁合金，具体的型号分别为MB1和MB8、ZK60以及AZ31。

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