一、化學成分
鎂合金鈍化劑的成分一般包括有機酸、表面活性劑、潤濕劑、緩蝕劑、防腐劑、穩定劑、緩沖劑等,其中主要成分有鉻酸鹽、有機錫化合物、鉬酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽、鎢酸鹽、鈦鹽、硅烷等。
不同的鎂合金鈍化劑可能成分有所差異,以下是一些常見成分的作用:
鉻酸鹽:如重鉻酸鉀或重鉻酸鈉等,可以與鎂合金表面發生化學反應,形成一層穩定的氧化膜,起到保護作用。
有機錫化合物:能起到促進鈍化膜形成和穩定的作用。
鉬酸鹽:是一種低毒低污染物質,其鈍化膜可以有效地保護基底金屬不被腐蝕,并為后續的涂裝提供良好基底。
磷酸鹽:形成的磷化膜具有晶體結構,有良好的吸附性和耐蝕性,廣泛用作鎂合金涂漆前的打底層。
硅酸鹽:來源豐富,價廉,是一種對環境十分友好的緩蝕劑。
鎢酸鹽:在酸性條件下具有氧化性,是一種環保型緩蝕劑,其被還原后生成鎢的化合物,對鎂合金基體起到保護作用。
鈦鹽、硅烷:有助于在表面形成致密的抗氧化膜,增強耐腐蝕能力、導電性能和涂裝結合力。
二、結構特點
鎂合金鈍化劑的種類較多,不同類型的鈍化劑可能具有不同的結構特點,以下是一些常見類型的鎂合金鈍化劑及其可能的結構特點:
磷酸鹽鈍化劑:通過在鎂基體表面形成難溶于水、附著力良好的磷酸鹽化學轉化膜來起到保護作用。其成膜機理是當鎂合金基體接觸磷化溶液時,發生析氫和微量金屬置換反應,隨后磷酸二氫根離子進一步電離,產生的沉淀沿著基體表面活性點生長,形成磷化膜。
磷酸鹽-高錳酸鹽鈍化劑:含有高錳酸鉀成分,在被還原時會形成溶解度較低的錳的低價氧化物進入膜層,形成錳酸鹽轉化膜。該鈍化膜中通常含有鎂、氧、磷、鉀、鋁和錳等元素。
硅酸鹽/鎢酸鹽鈍化劑:其中的鎢酸鹽在酸性條件下具有氧化性,鎢酸根被還原后生成鎢的化合物,對鎂合金基體起到保護作用;而硅酸鹽來源豐富、且價廉。研究表明,這類鈍化膜是一種非晶態結構,主要成分包含鎢的化合物、鎂鋁以及錳的氧化物。
鉬酸鹽鈍化劑:鉬酸鹽是一種低毒低污染物質。其成膜機理是一個腐蝕沉積過程,在陽極區金屬離子溶出,微陰極區β相輕微富集并逸出氫氣,使基體表面 pH 升高,導致金屬離子富集到陰極區,形成難溶的金屬磷酸鹽并沉積,進而形成鈍化膜。在鈍化膜中,表層鉬元素以三氧化鉬的形式存在,膜內部則以二氧化鉬和氫氧化鉬等形式存在,并含有部分三氧化鉬。
錫酸鹽鈍化劑:錫酸根離子在堿性介質中以特定形式存在,能與金屬表面帶正電的鎂離子結合,形成化學吸附,沉積在樣品表面。
三、分析方法
為了對鎂合金鈍化劑的化學成分進行分析和檢測,常用的方法包括元素分析法、紅外光譜法、核磁共振法和質譜法等。
1. 元素分析法:元素分析法可用于測定鎂合金鈍化劑中金屬離子的含量,如鋁中鋁離子的含量。常見的元素分析方法有火焰原子吸收光譜法、電感耦合等離子體質譜法等。
2. 紅外光譜法:紅外光譜法可以通過測定鎂合金鈍化劑的紅外吸收帶,分析其分子結構和官能團。這種方法適用于分析高分子有機物鎂合金鈍化劑的化學成分。
3. 核磁共振法:核磁共振法是一種檢測物質分子結構和原子核之間相互作用的方法。通過核磁共振技術可以對鎂合金鈍化劑的結構進行表征,如高分子有機物鎂合金鈍化劑的分子量、結構等。
4. 質譜法:質譜法主要用于分析鎂合金鈍化劑中的有機化合物。通過質譜儀測定樣品中的質荷比和相對豐度,可以推測出其分子結構。
四、應用領域
鎂合金鈍化劑主要應用于以下領域:
航空航天領域:
用于飛機和航天器中的鎂合金零部件表面處理,增強其耐腐蝕性,確保在復雜的高空環境中能長期穩定運行。例如在飛機起落架的鎂合金部件上應用,可抵御雨水、濕氣及各種化學物質的侵蝕。
汽車制造領域:
對汽車發動機中的鎂合金部件如鎂合金缸體、鎂合金輪轂等進行鈍化處理,防止在各種路況和氣候條件下受到腐蝕,延長零部件的使用壽命,同時保證汽車的性能和安全。
汽車內飾中的一些鎂合金裝飾件也需要使用鈍化劑來保持其外觀和性能。
電子設備領域:
筆記本電腦、手機等電子設備的鎂合金外殼經過鈍化處理后,能抵抗手汗、空氣污染物等的侵蝕,保持設備外觀的美觀和完整性,同時也有助于提高設備的散熱性能。
電子設備內部的一些鎂合金支架和連接件也需要鈍化處理來保證其可靠性。
運動器材領域:
自行車的鎂合金車架、高爾夫球桿的鎂合金部件等,使用鈍化劑處理后能適應各種戶外環境,不易生銹和損壞,滿足運動器材對輕量化和耐用性的要求。
醫療器械領域:
一些醫療設備中的鎂合金部件,如手術器械、醫療影像設備的外殼等,經過鈍化處理后能滿足醫療衛生標準,防止在醫院的特殊環境中受到腐蝕和污染。