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化学实验论文参考

时间:2018-09-12 10:08来源:未知 作者:360期刊网编辑李 点击:

  化学实验论文参考

  镁合金黑色化学转化膜工艺研究

  摘要:通过正交试验,优化得出镁合金黑色化学转化膜最佳工艺配方参数为:Na Cr2O 2H O150g/l;MgSO 7H O 75g/l; MnSO 5H O 75 g /l;添加剂20 g/l,操作条件:温度 85—100℃ 时间10—20min,找出配方中各成分对镁合金黑色化学转化膜耐腐蚀性、附着强度的影响,提升了镁合金表面处理质量,为镁合金表面处理实际生产提供了参考。

  关键词:镁合金,黑色转化膜,正交试验

  1、前言

  自20世纪90中期以来,随着能源价格的不断上涨以及可持续发展要求的提高,资源和环境已成为人类可持续发展的首要问题,新型轻型合金材料的研究越来越受到重视,镁合金凭借其优良的性能受到许多国内外专家的关注,但是,镁合金同时也存在耐腐蚀性及附着强度差、易燃、室温塑性变形困难等缺点,使得镁合金的应用受到了很大的限制,因此,需进行有效的防护处理才能发挥其优良性能。目前,为了提高镁合金的耐腐蚀性,通常需对其进行表面改性处理,主要有阳极氧化、微弧氧化、化学镀、化学转化、有机涂层等;其中化学转化处理以其工艺简单、成本低廉被广泛采用。

  我公司镁合金零件产品因技术要求,需将镁合金零件表面处理成黑色膜层,该膜层被广泛用于光学仪器消光、涂装底层及保护镁合金之用,这就要求膜层具有极好的附着强度和在大气中的耐腐蚀性,根据公司军民品生产的产品品种、规格、零件大小、数量、技术要求等情况,结合公司现有设备及生产条件,在众多的镁合金表面处理方法中,我们采用化学转化膜处理。通过一段时间的现行生产,镁合金黑色化学转化膜处理存在的主要问题有(1)膜层外观、附着强度差;用脱脂棉可轻松擦去膜层,(2)膜层抗腐蚀性能差。这些问题已经成了镁合金表面处理瓶颈问题,必需尽快加以解决。特别对于我们这样的公司,光学结构件、军品结构件近年来大量使用到了镁合金材料,表面处理质量的好坏直接决定了产品质量的优劣,并且决定了产品投入成本的大小,做好镁合金表面处理生产,是降低军民品生产成本,避免损失,挽救制品的最有效途径,意义相当重大。

  2、试验条件

  2、1试验所用化学试剂和镁合金试样

  试验所用镁合金试样为:50X30X10mm牌号为MB15(ZK61H18);各合金元素的质量分数分别为:w(Al)0.05%

  w(Mn)0.10%w(Zn)5.0~6.0%w(Zr)0.3~0.9%w(Cu)0.05%w(Ni)0.005%w(Si)0.05%w(Fe)0.05%w(Be)0.01%其它0.30%。

  所用化学试剂为:NaCr2O2HO;MgSO7HO;MnSO5HO;添加剂(由中原电镀技术实业公司生产)。

  2、2工艺流程

  上挂—脱脂—水洗—酸洗—水洗—化学转化膜—水洗—填充—热水洗—热风干燥—下挂—检验,结合有关文献资料。确定了镁合金黑色化学转化膜的基础工艺配方为:

  NaCr2O2HO120—150g/l;MgSO7HO40—75g/l;MnSO5HO40—75g/l;添加剂10—30g/l,操作条件:温度85—100℃时间10—20min。

  2、3检测方法

  2、3、1、根据WJ2607-2003《兵器产品表面化学处理与电化学氧化处理膜层通用规范》标准中的擦拭法检测附着强度。

  2、3、2、根据HB5061-77《镁合金化学氧化膜层质量检验》标准中的滴定法检测膜层耐腐蚀性。

  3、正交试验设计

  试验采用4因素3水平L(3)正交试验方法,经分析确定

  NaCr2O2HO;MgSO7HO;MnSO5HOl;添加剂,的含量为正交试验的4个影响因素,分别用A、B、C、D表示,对于每个因素取3个水平试验,试验温度85—100℃时间10—20min。正交试验因素水平选择如表1

  表1g/l


A B C D
Na Cr2O 2H O MgSO 7H O MnSO 5H O 添加剂
1
2
3
120
150
170
40
60
75
40
50
75
10
20
30

  3、1结果与讨论

  各试验因素对镁合金化学转化膜的耐腐蚀性、附着强度的影响,其试验数据如表2

  表2

试验
因素 评价指标
A B C D 耐腐蚀性/S 附着强度/次
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 1 1 1 23 4.5
1 2 2 2 25 5
1 3 3 3 27 6
2 1 2 3 30 7
2 2 3 1 33 7.5
2 3 1 2 34 10
3 1 3 2 32 8
3 2 1 3 31 7.5
3 3 2 1 30 6

  对正交试验数据进行处理,具体的数据处理过程省略,处理后的结果见表3

  表3




K1 25 28.33 29.33 28.67
K2 32.33 29.67 28.33 30.33
K3 31 30.33 30.67 29.33
R 7.33 2 2.34 1.66



K1 5.17 6.5 7.33 6
K2 8.17 6.67 6 7.67
K3 7.17 7.33 7.17 6.83
R 3 0.83 1.33 1.67

  对表3分析可知:各因素对膜层耐腐蚀性的影响大小顺序为:

  NaCr2O2HO>MnSO5HO>MgSO7HO>添加剂;对膜层附着强度的影响大小顺序为:

  NaCr2O2HO>添加剂>MnSO5HO>MgSO7HO;

  3、2最佳工艺的确定

  从表3来看,对膜层耐腐蚀性的影响分析,最佳工艺配方组合为A2B3C3D2;对膜层附着强度的影响分析,最佳工艺配方组合为A2B3C1D2;符合试验6所得的耐腐蚀性和附着强度最好,因此,将A2B3C3D2和A2B3C1D2进行比较,找出最佳工艺配方,试验结果见表4

  表4

工艺配方组合 耐腐蚀性/S 附着强度/次 外观
A2B3C3D2 38 12 深黑色
A2B3C1D2 34 10 深黑色

  从表4最终得出镁合金黑色化学转化膜最佳工艺配方组合为:A2B3C3D2,即NaCr2O2HO150g/l;MgSO7HO75g/l;MnSO5HO75g/l;添加剂20g/l,操作条件:温度85—100℃时间10—20min。

  3、3各成分对质量的影响

  3、3、1NaCr2O2HO质量浓度的影响

  由表3分析可知,NaCr2O2HO质量浓度对膜层的耐腐蚀性和附着强度影响最大,随着其质量浓度的提高,膜层的耐腐蚀性和附着强度都有所提高,但是,其质量浓度达到170g/l时,膜层的耐腐蚀性和附着强度开始下降。

  3、3、2MgSO7HO、MnSO5HO质量浓度的影响

  由表3和表4分析可知,MgSO7HO质量浓度对膜层附着强度的影响最小,但是,随着MgSO7HO、MnSO5HO质量浓度的提高,膜层的耐腐蚀性和附着强度随之都有提高。

  3、3、3添加剂质量浓度的影响

  由表3分析可知,添加剂质量浓度对膜层耐腐蚀性的影响最小,其质量浓度达到20g/l时,膜层的附着强度由低到高,随后有所降低。

  4、结论

  通过正交试验对镁合金黑色化学转化膜工艺进行了研究,运用正交试验优选法选择了最佳工艺配方参数为:NaCr2O2HO150g/l;MgSO7HO75g/l;MnSO7HO75g/l;添加剂20g/l,操作条件:温度85—100℃时间10—20min。经过1年来的现行生产,在此条件下处理的镁合金零件,符合军民品镁合金表面处理质量要求,保证了镁合金零件表面处理工序的正常进行;外观质量、附着强度及抗腐蚀性能都有了明显的提高,其结果对于指导生产实践具有一定的参考价值。

  参考文献

  1 赵立新等.镁合金无铬化学转化膜的研究现状与发展趋势【J】《电镀与涂饰》,2009,28(1):33

  2 张允诚等. 电镀手册【M】北京.国防工业出版社,1997

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