AZ91D镁合金三种表面处理工艺的不同效果
- 发布时间：2013/1/16 13:46:11
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镁合金的耐蚀性较差，这成为限制其性能发挥的zui大阻碍。因此，人们在使用前大都需进行表面处理，处理后一般要求其具有耐蚀性、装饰性、耐磨性等。常用的方法主要有化学转化、电化学镀、阳极氧化、微弧氧化和有机涂层等。
本文以AZ91D镁合金为研究对象，采用三种表面处理工艺（无铬化学转化、喷砂处理及真空沉积钛薄膜）进行处理，与空白样进行性能（硬度、粗糙度、表面形貌、物相组成、耐蚀性能等）比较，对推进镁合金材料的应用具有十分重要的现实意义和经济效益。
实验所用材料为AZ91D压铸镁合金，其化学成分（质量分数，%）为：8.59Al，0.82Zn，0.18Mn，0.049Si，0.004Fe，0.002Cu，0.001Ni，余为Mg。线切割成30mm×30mm×5mm的试样。将镁合金样用水磨砂纸手磨至1000#，用粗糙度仪测得表面粗糙度为0.2。无铬化学转化工艺流程为：打磨→丙酮超声波清洗→吹干→除油脱脂→水洗→化学转化→水洗→（封孔）→水洗→烘干，详见表1（记B1为磷酸盐转化样，B2为转化后封孔样）。
在经过水磨砂纸预磨的基础上，用喷砂机对样品表面进行喷砂处理。砂粒选用280目白刚玉砂（Al2O3），喷砂压力0.20MPa，喷砂距离100cm，喷砂时间1min。
用实验型多功能镀膜机在磨好的空白样上沉积金属钛薄膜。具体工艺为：本底真空度7.2×10-3Pa，温度150℃，工件架公转2.0r/min，Ar2流量150mL/min。样品炉内清洗：Ar2压力0.4Pa，离子源电流2.0A，偏压695V。镀膜：开单靶挡板，直流靶1：Ti靶，1.2kW（3.0A×400V）；直流靶2：Ti靶，1.08kW（3.0A×360V）；Ar2压力0.4Pa，离子源1.0A，偏压100V，占空比70.0%；沉积2h。
结果显示，磷酸盐在AZ91D镁合金表面制备的无铬化学转化膜，比较均匀致密，存在显微裂纹，经封孔后能有效封闭表面的缝隙，并进一步提高其耐蚀性。喷砂处理后AZ91D镁合金表面硬度达159.0HV，粗糙度达1.15μm，但耐蚀性反而比基体还差。用PVD法沉积了钛薄膜层后，AZ91D镁合金的硬度、粗糙度变化不大，XRD分析物相主要由Mg、Ti组成，耐蚀性有较大程度的提高。
综上可知，磷酸盐化学转化和真空沉积钛层都不失为提高压铸镁合金AZ91D表面的耐蚀性的好手段。喷砂处理对提高其表层的硬度和粗糙度贡献很大，但使耐蚀性反而下降。