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1、镁合金黑色化学转化膜工艺研究_正交试验-论文网论文摘要：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 85100 时间1020min，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。论文关键词：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
2、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
3、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
4、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）5.06.0%w（Zr）0.30.9%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：NaCr2O2HO120150g/l；MgSO7
5、HO4075g/l；MnSO5HO4075g/l；添加剂1030g/l，操作条件：温度85100时间1020min。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85100时间1020min。正交试验因
6、素水平选择如表1表1g/l 水 平 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 号 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
7、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 耐 腐 蚀 性 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 附 着 强 度 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： NaCr2O2HOMn
8、SO5HOMgSO7HO添加剂；对膜层附着强度的影响大小顺序为：NaCr2O2HO添加剂MnSO5HOMgSO7HO；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，
9、即NaCr2O2HO150g/l；MgSO7HO75g/l；MnSO5HO75g/l；添加剂20g/l，操作条件：温度85100时间1020min。 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
10、，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85100时间1020min。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。联系方式：（0）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):332 张允诚等. 电镀手册【M】北京.国防工业出版社,1997,