鎂合金黑色化學(xué)轉(zhuǎn)化膜工藝研究-正交試驗(yàn)

鎂合金黑色化學(xué)轉(zhuǎn)化膜工藝研究正交試驗(yàn)-論文網(wǎng)

論文摘要：通過正交試驗(yàn)，優(yōu)化得出鎂合金黑色化學(xué)轉(zhuǎn)化膜最佳工藝配方參數(shù)為：NaCr2O2HO150g/l；MgSO7HO75g/l；MnSO5HO75g/l；添加劑20g/l，操作條件：溫度85—100℃時間10—20min，找出配方中各成分對鎂合金黑色化學(xué)轉(zhuǎn)化膜耐腐蝕性、附著強(qiáng)度的影響，提升了鎂合金表面處理質(zhì)量，為鎂合金表面處理實(shí)際生產(chǎn)提供了參考。

論文關(guān)鍵詞：鎂合金,黑色轉(zhuǎn)化膜,正交試驗(yàn)1、前言自20世紀(jì)90中期以來，隨著能源價格的不斷上漲以及可持續(xù)發(fā)展要求的提高，資源和環(huán)境已成為人類可持續(xù)發(fā)展的首要問題，新型輕型合金材料的研究越來越受到重視，鎂合金憑借其優(yōu)良的性能受到許多國內(nèi)外專家的關(guān)注，但是，鎂合金同時也存在耐腐蝕性及附著強(qiáng)度差、易燃、室溫塑性變形困難等缺點(diǎn)，使得鎂合金的應(yīng)用受到了很大的限制，因此，需進(jìn)行有效的防護(hù)處理才能發(fā)揮其優(yōu)良性能。目前，為了提高鎂合金的耐腐蝕性，通常需對其進(jìn)行表面改性處理，主要有陽極氧化、微弧氧化、化學(xué)鍍、化學(xué)轉(zhuǎn)化、有機(jī)涂層等；其中化學(xué)轉(zhuǎn)化處理以其工藝簡單、成本低廉被廣泛采用。我公司鎂合金零件產(chǎn)品因技術(shù)要求，需將鎂合金零件表面處理成黑色膜層，該膜層被廣泛用于光學(xué)儀器消光、涂裝底層及保護(hù)鎂合金之用，這就要求膜層具有極好的附著強(qiáng)度和在大氣中的耐腐蝕性，根據(jù)公司軍民品生產(chǎn)的產(chǎn)品品種、規(guī)格、零件大小、數(shù)量、技術(shù)要求等情況，結(jié)合公司現(xiàn)有設(shè)備及生產(chǎn)條件，在眾多的鎂合金表面處理方法中，我們采用化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理。通過一段時間的現(xiàn)行生產(chǎn)，鎂合金黑色化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理存在的主要問題有（1）膜層外觀、附著強(qiáng)度差；用脫脂棉可輕松擦去膜層，（2）膜層抗腐蝕性能差。這些問題已經(jīng)成了鎂合金表面處理瓶頸問題，必需盡快加以解決。特別對于我們這樣的公司，光學(xué)結(jié)構(gòu)件、軍品結(jié)構(gòu)件近年來大量使用到了鎂合金材料，表面處理質(zhì)量的好壞直接決定了產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣，并且決定了產(chǎn)品投入成本的大小，做好鎂合金表面處理生產(chǎn)，是降低軍民品生產(chǎn)成本，避免損失，挽救制品的最有效途徑，意義相當(dāng)重大。2、試驗(yàn)條件2、1試驗(yàn)所用化學(xué)試劑和鎂合金試樣試驗(yàn)所用鎂合金試樣為：50X30X10mm牌號為MB15(ZK61H18)；各合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為：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%。所用化學(xué)試劑為：NaCr2O2HO；MgSO7HO；MnSO5HO；添加劑（由中原電鍍技術(shù)實(shí)業(yè)公司生產(chǎn)）。2、2工藝流程上掛—脫脂—水洗—酸洗—水洗—化學(xué)轉(zhuǎn)化膜—水洗—填充—熱水洗—熱風(fēng)干燥—下掛—檢驗(yàn)，結(jié)合有關(guān)文獻(xiàn)資料。確定了鎂合金黑色化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的基礎(chǔ)工藝配方為：NaCr2O2HO120—150g/l；MgSO7HO40—75g/l；MnSO5HO40—75g/l；添加劑10—30g/l，操作條件：溫度85—100℃時間10—20min。2、3檢測方法2、3、1、根據(jù)WJ2607-2003《兵器產(chǎn)品表面化學(xué)處理與電化學(xué)氧化處理膜層通用規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)中的擦拭法檢測附著強(qiáng)度。2、3、2、根據(jù)HB5061-77《鎂合金化學(xué)氧化膜層質(zhì)量檢驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)中的滴定法檢測膜層耐腐蝕性。3、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)采用4因素3水平L（3）正交試驗(yàn)方法，經(jīng)分析確定NaCr2O2HO；MgSO7HO；MnSO5HOl；添加劑，的含量為正交試驗(yàn)的4個影響因素，分別用A、B、C、D表示，對于每個因素取3個水平試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度85—100℃時間10—20min。正交試驗(yàn)因素水平選擇如表1表1g/l水平ABCDNaCr2O2HOMgSO7HOMnSO5HO添加劑1231201501704060754050751020303、1結(jié)果與討論各試驗(yàn)因素對鎂合金化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的耐腐蝕性、附著強(qiáng)度的影響，其試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2表2試驗(yàn)號因素評價指標(biāo)ABCD耐腐蝕性/S附著強(qiáng)度/次1234567891111234.51222255133327621233072231337.52312341031323283213317.53321306對正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，具體的數(shù)據(jù)處理過程省略，處理后的結(jié)果見表3表3耐腐蝕性K12528.3329.3328.67K232.3329.6728.3330.33K33130.3330.6729.33R7.3322.341.66附著強(qiáng)度K15.176.57.336K28.176.6767.67K37.177.337.176.83R30.831.331.67對表3分析可知：各因素對膜層耐腐蝕性的影響大小順序?yàn)椋篘aCr2O2HO＞MnSO5HO＞MgSO7HO＞添加劑；對膜層附著強(qiáng)度的影響大小順序?yàn)椋篘aCr2O2HO＞添加劑＞MnSO5HO＞MgSO7HO；3、2最佳工藝的確定從表3來看，對膜層耐腐蝕性的影響分析，最佳工藝配方組合為A2B3C3D2;對膜層附著強(qiáng)度的影響分析，最佳工藝配方組合為A2B3C1D2;符合試驗(yàn)6所得的耐腐蝕性和附著強(qiáng)度最好，因此，將A2B3C3D2和A2B3C1D2進(jìn)行比較，找出最佳工藝配方，試驗(yàn)結(jié)果見表4表4工藝配方組合耐腐蝕性/S附著強(qiáng)度/次外觀A2B3C3D23812深黑色A2B3C1D23410深黑色從表4最終得出鎂合金黑色化學(xué)轉(zhuǎn)化膜最佳工藝配方組合為：A2B3C3D2，即NaCr2O2HO150g/l；MgSO7HO75g/l；MnSO5HO75g/l；添加劑20g/l，操作條件：溫度85—100℃時間10—20min。3、3各成分對質(zhì)量的影響3、3、1NaCr2O2HO質(zhì)量濃度的影響由表3分析可知，NaCr2O2HO質(zhì)量濃度對膜層的耐腐蝕性和附著強(qiáng)度影響最大，隨著其質(zhì)量濃度的提高，膜層的耐腐蝕性和附著強(qiáng)度都有所提高，但是，其質(zhì)量濃度達(dá)到170g/l時，膜層的耐腐蝕性和附著強(qiáng)度開始下降。3、3、2MgSO7HO、MnSO5HO質(zhì)量濃度的影響由表3和表4分析可知，MgSO7HO質(zhì)量濃度對膜層附著強(qiáng)度的影響最小，但是，隨著MgSO7HO、MnSO5HO質(zhì)量濃度的提高，膜層的耐腐蝕性和附著強(qiáng)度隨之都有提高。3、3、3添加劑質(zhì)量濃度的影響由表3分析可知，添加劑質(zhì)量濃度對膜層耐腐蝕性的影響最小，其質(zhì)量濃度達(dá)到20g/l時，膜層的附著強(qiáng)度由低到高，隨后有所降低。4、結(jié)論通過正交試驗(yàn)對鎂合金黑色化學(xué)轉(zhuǎn)化膜工藝進(jìn)行了研究，運(yùn)用正交試驗(yàn)優(yōu)選法選擇了最佳工藝配方參數(shù)為：NaCr2O2HO150g/l；MgSO7HO75g/l；MnSO7HO75g/l；添加劑20g/l，操作條件：溫度85—100℃時間10—20min。經(jīng)過1年來的現(xiàn)行生產(chǎn)，在此條件下處理的鎂合金零件，符合軍民品鎂合金表面處理質(zhì)量要求，保證了鎂合金零件表面處理工