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研發(fā)團隊

Teams

鎂合金腐蝕防護及表面處理

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2017-05-23
團隊信息
課題組名稱(chēng):鎂合金腐蝕防護及表面處理
課題組網(wǎng)址:http://crm-eac.imr.ac.cn/sdy-yanjiufangxiang.html
負責人:?jiǎn)未笥?/td> 工作單位:中國科學(xué)院金屬研究所 學(xué)科領(lǐng)域:腐蝕科學(xué)與防護技術(shù)
課題組院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:宋影偉 辦公電話(huà):024-23915897
手 機:15998348809 E-mail:ywsong@imr.ac.cn
科技處院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:李鵬 辦公電話(huà):024-23971157
手 機:15140035307 E-mail:pengli@imr.ac.cn
團隊介紹

課題組主要從事金屬表面處理及鎂合金腐蝕防護研究。其中表面處理研究主要采用化學(xué)方法對金屬材料進(jìn)行防護,如電鍍、化學(xué)鍍、化學(xué)氧化、陽(yáng)極氧化等;鎂合金腐蝕防護研究包括鎂合金的微觀(guān)腐蝕機制研究、耐蝕型鎂合金的研發(fā)及鎂合金表面化學(xué)轉化膜、微弧氧化、化學(xué)鍍及生物可降解涂層研究等;同時(shí)開(kāi)展材料耐蝕性評價(jià)及腐蝕失效分析工作。課題組現有科研人員12人,其中具有正高級技術(shù)職稱(chēng)3人,中級技術(shù)職稱(chēng)2人,博士研究生2人,碩士研究生5人。研發(fā)團隊由老中青人員組成,具有扎實(shí)的理論基礎及豐富的實(shí)踐經(jīng)驗,是國內較早開(kāi)展鎂合金腐蝕防護研究的團隊,近年來(lái)承擔了有關(guān)鎂合金腐蝕防護方面的 “973”, “863”、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家科技支撐計劃、國家自然科學(xué)基金、國際合作等多項國家級課題,并與通用汽車(chē)、波音、空客等國際知名公司有交流合作。

團隊主要研究方向:

鎂合金的腐蝕防護研究

各種金屬材料的表面處理技術(shù)

鈦合金的腐蝕防護研究

材料的腐蝕失效評價(jià)

醫用可降解涂層研究

可轉移轉化的科技成果:

鎂合金無(wú)鉻轉化膜技術(shù)

鎂合金自封孔微弧氧化技術(shù)

鎂合金多功能化學(xué)鍍鎳技術(shù)

典型轉移轉化項目案例

1、低成本、耐蝕、環(huán)保的鎂合金無(wú)鉻轉化膜技術(shù)

轉化膜處理是最常用的鎂合金表面防護技術(shù)。然而,現有的無(wú)鉻轉化膜耐蝕性還遠達不到鉻酸鹽膜水平。研究發(fā)現,鎂基體微觀(guān)結構不均勻,導致轉化膜的初始沉積不均,致使膜中存在大量微裂紋,這是無(wú)鉻轉化膜耐蝕性不佳的原因所在。據此,課題組開(kāi)發(fā)了一種磷酸鹽轉化膜技術(shù),通過(guò)預處理獲得了比較均勻的鎂基體表面,并通過(guò)控制膜的初始沉積過(guò)程,獲得了致密且具有極佳鈍化效果的無(wú)鉻轉化膜,該轉化膜耐蝕性與鉻酸鹽轉化膜相當,并與有機涂層結合力好。美國三大汽車(chē)公司在世界范圍內挑選出了11種(包括國際著(zhù)名公司Henkel、Chemetall、AHC、Atotech等)可用于鎂質(zhì)車(chē)體前端結構的防護底層,并將耐蝕性在美國第三方盲評,本課題組研發(fā)的無(wú)鉻轉化膜耐蝕性位居世界領(lǐng)先水平。該技術(shù)現已獲得了美國發(fā)明專(zhuān)利和中國發(fā)明專(zhuān)利。早在2002年已在北京廣靈精華科技有限公司建立了生產(chǎn)線(xiàn),用于鎂質(zhì)日立電鋸殼的表面處理。從2010年開(kāi)始用于一汽鑄造有限公司鎂質(zhì)發(fā)動(dòng)機氣門(mén)室罩蓋的表面防護,并已在奧迪、邁騰、高爾夫、速騰、威志等車(chē)型裝車(chē)使用。

轉化膜耐蝕性美方盲評結果

美國專(zhuān)利


中國專(zhuān)利

在北京廣靈精華科技有限公司建立的轉化膜生產(chǎn)線(xiàn)

一汽轉化膜處理車(chē)間一角及轉化膜處理后的鎂質(zhì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機罩蓋

2、鎂合金高耐蝕自封孔微弧氧化技術(shù)

傳統鎂合金微弧氧化膜主要成份為鎂基體發(fā)生氧化生成的PB比小于1的MgO,且膜中存在大量微孔,使其無(wú)法確保耐蝕性要求較高的鎂合金部件安全使用。根據微弧氧化膜的組成結構特點(diǎn),若要提高其耐蝕性,需要增加膜中PB比大于1且化學(xué)性質(zhì)穩定的氧化物比例,并降低膜層孔隙率?;谶@一想法,本課題組使用新型含鈦或鋯的微弧氧化電解液,使鎂基體和電解液組分共同參與成膜,一方面膜層主要由PB比大于1且化學(xué)性質(zhì)更穩定的鈦氧化物或鋯氧化物組成,即可以提高膜層化學(xué)穩定性又可以降低孔隙率;另一方面利用膜層各組分凝固點(diǎn)不同的原理,凝固點(diǎn)低的成分后沉積,恰好將膜中的微孔原位封閉,獲得了自封孔微弧氧化膜。在腐蝕過(guò)程中膜的內層和外層共同起到保護作用,隨著(zhù)膜層逐漸溶解,在薄弱點(diǎn)失效,不像傳統氧化膜很容易在微孔處先失效。自封孔微弧氧化膜可以抵抗1000小時(shí)鹽霧試驗,單獨使用即可以為鎂基體提供足夠保護,而傳統微弧氧化膜鹽霧測試200多小時(shí)就已經(jīng)腐蝕很?chē)乐?。該技術(shù)已經(jīng)在多種航空航天用鎂合金部件上批量應用。

傳統微弧氧化膜微觀(guān)形貌

自封孔微弧氧化膜微觀(guān)形貌

中性鹽霧試驗結果對比

處理后的鎂合金部件

3、鎂合金多功能化學(xué)鍍鎳技術(shù)

化學(xué)鍍鎳是一種金屬涂層,具有良好的傳導性和電磁屏蔽性,這是化學(xué)轉化膜和微弧氧化膜無(wú)法比擬的。由于鎂與鎳之間金屬特性差異大,且鎂合金屬于“難鍍”金屬,導致鍍層與鎂基體的結合力很差,這是鎂合金鍍鎳層面臨的最大難題。研究發(fā)現,預處理膜在鎂基體和析出相上的不均勻分布是導致后續化學(xué)鍍鎳層結合力差的關(guān)鍵因素,針對這一問(wèn)題發(fā)展了新型鎂合金化學(xué)鍍鎳工藝,預處理膜為均勻的多孔結構,微孔底部為活性點(diǎn),鍍層優(yōu)先在該處形核長(cháng)大,對鍍層起到“釘扎”效應,解決了鎂合金鍍鎳層結合力差的難題。針對航天用鎂合金部件地面存放時(shí)的防護性,裝配時(shí)低的搭接電阻及電磁屏蔽性,以及適應太空高低溫、原子氧、強輻射等復雜環(huán)境的多功能需要進(jìn)行測試,該技術(shù)完全滿(mǎn)足這些要求,從2007年至今一直在航天領(lǐng)域十多個(gè)型號的航天器部件應用,包括嫦娥3、風(fēng)云、北斗、天宮2等,總用量超過(guò)兩千件,這些航天器的成功發(fā)射也證明了我們技術(shù)的可靠性。

釘扎效應示意圖

化學(xué)鍍后航天用鎂合金部件


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