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镁合金金黄色导电氧化膜工艺

2013-10-11 10:35:34 来源:中国投资研究网 【字体: 【收藏本页】【打印】【关闭】

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核心提示:镁合金具有比重小,比强度、比钢度高,电磁屏蔽性能、散热性能好等优点,是减轻武器装备质量,实现武器装备轻量化,提高武器装备各项战术性能的理想结构材料。


关键词: 镁合金

  镁合金具有比重小,比强度、比钢度高,电磁屏蔽性能、散热性能好等优点,是减轻武器装备质量,实现武器装备轻量化,提高武器装备各项战术性能的理想结构材料。镁元素符号 Mg,原子充数为12,电子结构为 2-8-2,标准电极电位很负(-2.36V),化学活性极高,

  较易失去电子而发生氧化反应,从而导致镁及镁合金的耐腐蚀性很差。导电氧化是防腐蚀表面处理手段中最常用也是最有效的方法之一。通过导电氧化镁合金表面可获得致密、均匀、耐蚀、附着力强的金黄色的钝化膜层。

  氧化工艺

  氧化试验材料。试验所用的材料为 AZ31B 镁合金,它的化学成分见表 1。

表1

  氧化样件尺寸:60mm×60mm×1mm。

  工艺流程。碱洗→水洗→酸浸→水洗→氧化→水洗→吹干→烘干→检验。

  典型工艺(1) 碱 洗 :20g/L Na2CO3,18g/L Na3PO4,10g/L Na3SiO3,1g/LNaOH,温度:50~60℃,时间:5~8min。(2)酸洗:50~100g/L HNO3,常温,时间:2~3min。(3) 铬酸盐处理:3-4g/L CrO3,1-3g/L Na2Cr2O7,0.5g/L NaF,0.5g/L 缓蚀剂,温度为常温,PH 值为 1.5,时间:5-10min。

  其它条件对成膜的影响

  (1)温度:溶液温度对成膜的性能有很大影响。温度高,成膜速度加快,有利于形成较硬的膜层,但膜层不致密,膜变薄,耐蚀性差。同时,铬酸溶液中的有效成分挥发快,使用寿命短,温度低,成膜色泽淡,疏松,耐蚀性差。因此,成膜反应宜在常温下进行。

  (2)搅拌:氧化过程中搅拌有利于提高反应速度,缩短反应时间,避免工件之间遮挡造成的局部无钝化膜现象,可以使氧化膜成膜均匀。但过度搅拌也会使膜层反应过速,造成工件间碰撞、划伤氧化膜,也容易使氧化膜吴粉状膜。因此要选择合适的搅拌强度。

  (3)时间:氧化时间是影响成膜厚度和色泽的重要因素。氧化时间短,膜层生长不完整,膜层薄,颜色不均匀,氧化时间长,膜层粗糙、疏松,色泽差,易粉化,附着力差。一般控制在 5~10min。

  (4)PH 值:铬酸溶液的 PH 值对氧化膜的形成和质量有着很大影响。若溶液的 PH 值过低,镁金属溶解速度增加,成膜反应速度加快,膜层疏松,附着力差,若 PH 值过高,成膜反应减慢,膜层薄且色泽浅,耐蚀性差。因些,氧化液的 PH 值应控制在 1.5 左右,用 98%H2SO4和浓氨水调节。

  (5)水洗吹干:氧化后的水洗应迅速,一般在 5-10s,以防止湿态膜水解。然后迅速用压缩空气吹干,否则成膜不完备,降低抗蚀性。

  (6)烘干:铬酸盐膜在 50℃以上烘干,可显著增加速度。但温度过高会使膜层出现裂纹,不利于抗蚀。烘箱温度控制在 50℃~60℃,时间:20-30min。

  (7)预处理:氧化前必须对工件进行预处理,其主要目的是除去镁合金表面的油脂、切削油等污物。预处理的方法是碱洗,碱洗过后进行进行超声波水洗,然后酸浸,酸洗进一步除去镁合金表面的金属氧化物、灰渣,起活化表面的作用。碱洗的温度:50~60℃,时间:5~8min。酸洗用 50~100g/LHNO3,常温,时间:2~3min。

  通过试验,镁合金化学氧化的最佳工艺为:3-4g/L CrO3,1-3g/LNa2Cr2O7,0.5g/L NaF,0.5g/L 缓蚀剂,温度为常温,PH 值为 1.5,氧化时间为 5-10min。当然,镁合金的成分或热处理状态不同,其表面特性也不同,可导致相同处理工艺得到不同的结果。采用新的镁合金化学氧化工艺,可以获得金黄色导电钝化膜,膜层结合力强,耐蚀性好,膜层性能达到军标要求。


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