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金屬所:鎂合金腐蝕防護環保型轉化膜研究進展

時間:2010-7-20


     近期,中科院金屬所材料環境腐蝕研究中心鎂合金防護研究組所研制的無鉻環保型轉化膜在中美加國際合作項目研究中被評為總體性能位于首位,美方的國際合作項目總協調人建議以金屬所的這種轉化膜為基礎進一步研發鎂質車體前端腐蝕防護體系,并盡快在美國實現產業化。
     
鎂合金在汽車上的應用具有重要的節能和環保意義。2007年在中美加三國政府相關部門的支持下,三國科技人員組成團隊共同開展“鎂質車體前端研究(MFERD)”。按照美方的設計,項目完成后實現汽車減重38.2公斤,將是鎂合金在汽車上集成應用的突破性進展。
     
該國際合作項目將通過6年的合作,研發適合于汽車前端適用的鎂合金綜合應用技術。這個項目的一個重要挑戰是建立適合鎂質車體前端的表面處理體系。設在美國的項目總協調人把統一的試樣派發給對鎂合金腐蝕防護有特長的11個單位(包括國際著名公司:Henkel、Chemetall、AHC、Atotech、MacDermid等)進行腐蝕防護處理,試樣收回后編號,委托美國的權威單位按照ASTM標準、美國汽車行業標準等進行腐蝕防護相關的綜合性能評價。結果顯示,金屬所的無鉻環保型轉化膜(美方標記為K)的耐蝕性在11種送評樣品中并列第一,綜合考慮耐劃傷、與涂層結合力等方面,金屬所樣品的總體性能處于第一位。
     
轉化膜技術是在鎂合金上應用最廣泛的表面防護方法。過去的許多方法大多含有六價鉻而對人體和環境有負作用。該研究組在科技部支撐課題“鎂合金環保型轉化膜技術工程化應用開發”的支持下,實現了低成本、環保型轉化膜技術的突破進展,該技術已經獲得了中國發明專利,并已經申請了美國專利,達到了工業化水平。
     
這種轉化膜具有耐蝕性好、工藝簡單、維護簡便、處理成本低、溶液壽命長、與車用結構膠結合強度高等特點,特別是成本低使其在汽車用鎂合金部件上具有明顯優勢,在汽車行業有廣闊的應用前景。該轉化膜已經在一汽公司汽車發動機鎂合金罩蓋上獲得應用,并擬在中海鎂合金有限公司建立生產線,目前已完成設計,即將開工建設。
     
該環保型轉化膜的掃描電鏡觀察結果顯示膜層致密,表面光滑,相對較少的干枯河床狀裂紋不僅未到達底部,而且有利于提高與涂層的結合力,而普通磷酸鹽轉化膜存在很深的裂紋。裂紋的多少在很大程度上決定了其耐蝕性,轉化膜的電化學極化曲線表現出很強的鈍化特征,說明保護性能突出。
     
金屬所課題組研究人員還針對汽車行業對轉化膜的特殊要求,開展了轉化膜與汽車結構膠結合強度的研究。按照福特汽車公司對轉化膜與結構膠粘合力≥4.5kN的要求開展大量試驗,目前轉化膜與結構膠的結合力最大已經達到了6.8kN,最小為5.7kN,完全達到汽車上應用的標準。
 



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