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金属所:镁合金腐蚀防护环保型转化膜研究进展

时间:2010-7-20


     近期,中科院金属所材料环境腐蚀研究中心镁合金防护研究组所研制的无铬环保型转化膜在中美加国际合作项目研究中被评为总体性能位于首位,美方的国际合作项目总协调人建议以金属所的这种转化膜为基础进一步研发镁质车体前端腐蚀防护体系,并尽快在美国实现产业化。
     
镁合金在汽车上的应用具有重要的节能和环保意义。2007年在中美加三国政府相关部门的支持下,三国科技人员组成团队共同开展“镁质车体前端研究(MFERD)”。按照美方的设计,项目完成后实现汽车减重38.2公斤,将是镁合金在汽车上集成应用的突破性进展。
     
该国际合作项目将通过6年的合作,研发适合于汽车前端适用的镁合金综合应用技术。这个项目的一个重要挑战是建立适合镁质车体前端的表面处理体系。设在美国的项目总协调人把统一的试样派发给对镁合金腐蚀防护有特长的11个单位(包括国际著名公司:Henkel、Chemetall、AHC、Atotech、MacDermid等)进行腐蚀防护处理,试样收回后编号,委托美国的权威单位按照ASTM标准、美国汽车行业标准等进行腐蚀防护相关的综合性能评价。结果显示,金属所的无铬环保型转化膜(美方标记为K)的耐蚀性在11种送评样品中并列第一,综合考虑耐划伤、与涂层结合力等方面,金属所样品的总体性能处于第一位。
     
转化膜技术是在镁合金上应用最广泛的表面防护方法。过去的许多方法大多含有六价铬而对人体和环境有负作用。该研究组在科技部支撑课题“镁合金环保型转化膜技术工程化应用开发”的支持下,实现了低成本、环保型转化膜技术的突破进展,该技术已经获得了中国发明专利,并已经申请了美国专利,达到了工业化水平。
     
这种转化膜具有耐蚀性好、工艺简单、维护简便、处理成本低、溶液寿命长、与车用结构胶结合强度高等特点,特别是成本低使其在汽车用镁合金部件上具有明显优势,在汽车行业有广阔的应用前景。该转化膜已经在一汽公司汽车发动机镁合金罩盖上获得应用,并拟在中海镁合金有限公司建立生产线,目前已完成设计,即将开工建设。
     
该环保型转化膜的扫描电镜观察结果显示膜层致密,表面光滑,相对较少的干枯河床状裂纹不仅未到达底部,而且有利于提高与涂层的结合力,而普通磷酸盐转化膜存在很深的裂纹。裂纹的多少在很大程度上决定了其耐蚀性,转化膜的电化学极化曲线表现出很强的钝化特征,说明保护性能突出。
     
金属所课题组研究人员还针对汽车行业对转化膜的特殊要求,开展了转化膜与汽车结构胶结合强度的研究。按照福特汽车公司对转化膜与结构胶粘合力≥4.5kN的要求开展大量试验,目前转化膜与结构胶的结合力最大已经达到了6.8kN,最小为5.7kN,完全达到汽车上应用的标准。
 



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