表面工程技术
镁合金表面处理国内外研究应用现状
Magn esium alloy surface treatme nt of domestic and foreig nresearch
and applicati on status
学院名称： 材料科学与工程学院
专业班级： 复合材料1101 学生姓名： ______ 曹成成 ___________ 学 号：
3110706055 _________
指导教师： ______ 张松立 _________________________ 2014 年 6 月
摘要： 介绍了国内外镁合金表面处理的最新研究进展， 其中包括 化学转化、自组装单分子膜、阳极氧化、电镀与化学镀、液相沉积 与溶胶凝胶涂层、气相沉积、喷涂、激光熔覆合金技术等， 并对镁 合金表面处理的发展趋势作了展望。
关键词： 镁合金 表面处理 涂层
引言 镁是金属结构材料中最轻的一种 # 纯镁的力学性能很差。但镁合
金 因体积质量小、比强度高、加工性能好、电磁屏蔽性好、 具有良好 的减振及导电、 导热性能而备受关注。镁合金从早期被用于航天航 空工业到目前在汽车材料、 光学仪器、电子电信、 军工工业等方 面的应用有了很大发展。但是镁的化学稳定性低、电极电位很负、 镁合金的耐磨性、 硬度及耐高温性能也较差。在某种程度上又制约 了镁合金材料的广泛应用， 因此，如何提高镁合金的强度、 硬度、 耐磨、 耐热及耐腐蚀等综合性能，进行适当的表面强化，已成为当 今材料发展的重要课题。
镁合金是最轻的金属结构材料之一， 密度仅为 1.3g/cm3 ~ 1.9 g/cm3,约为Al的2/3 , Fe的1/4。镁合金具有比强度高，比刚度高， 减震性、导电性、导热性好、电磁屏蔽性和尺寸稳定性好，易回收 等优点。以质轻和综合性能优良而被称为 21 世纪最有发展潜力的绿 色材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子通讯等各个领域。 但是镁合金的化学和电化学活性较高，严重制约了镁合金的应用， 采用适当的表面处理能够提高镁合金的耐蚀性。 一、微弧氧化处理
微弧氧化技术又称微等离子体氧化或阳极火花沉积 , 实质上是 一种高压的阳极氧化 , 是一种新型的金属表面处理技术。该工艺是 在适当的脉冲电参数和电解液条件下 , 使阳极表面产生微区等离子 弧光放电现象 , 阳极上原有的氧化物瞬间熔化 , 同时又受电解液冷 却作用 , 进而在金属表面原位生长出陶瓷质氧化膜的过程。与普通 阳极氧化膜相比 , 这种膜的空隙率大大降低 , 从而使耐蚀性和耐磨 性有了较大提高。目前 , 微弧氧化技术主要应用于 Al、Mg、Ti 等有 色金属或其合金的表面处理中。镁合金微弧氧化技术所形成的氧化 膜主要由MgO和MgAI2 04尖晶石相组成，总膜厚可达100 Lm以上， 具有明显的三层结构 : 外部的疏松层、中间的致密层和内部的结合 层。致密层最终占总膜厚的 90% , 与基体形成微区冶金结合。疏松 层中存在许多孔洞及其它缺陷 , 其物理、化学特性与微弧氧化处理 时电参量的选择、电解液的配方以及样品自身的特性有关。与普通 的
阳极氧化膜相比 , 微弧氧化膜的空隙小 , 空隙率低 , 与基质结合 紧密 , 且在耐蚀、耐磨性能等方面得到了很大的提高。微弧氧化技 术生成的膜层综合性能优良 , 与基体结合牢固 , 且工艺简单 , 对环 境污染小 , 目前对其生长规律、生长机理和影响因素等已经有了较 为深入的研究 , 在工业上得到了一定的应用 , 是一种具有发展潜力 的镁合金表面处理技术。 二、化
学转化
化学转化是在化学处理液中在金属表面形成氧化物或金属化合 物钝化膜。化学转化膜较薄，结合力较弱，只能减缓腐蚀速度，并 不能有效地防止腐蚀，还需要进一步涂装。镁合金化学转化的研究 较多，最成熟的是铬酸盐转化，但是 Cr6+ 有毒，危害人体健康且污 染环境。近年来开发了一系列新型的对环境和健康无害的转化工艺， 这些转化工艺大体上又可以划分为两类：有机化合物溶液和无机盐 溶液转化处理。前者包括植酸转化 [ ，][][ ][ ]
、硅烷衍生物转化 、酸 盐转化等，后者包括磷化 、锡酸盐[][ ，
转化 氟化物转化、磷酸盐—高锰酸盐转化 、稀土转化膜 和磷酸—碳
[ ]
酸锰—硝酸锰 转化等。
2.1植酸转化植酸（C6HUQ4P6）处理 植酸转化植酸是一种少见的金属多齿螯合剂，具有独特的结构， 是一种全新的无毒环保型金属表面处理剂。植酸在金属表面发生化 学吸附，形成一层致密的单分子有机保护膜，膜层能有效阻止侵蚀 性阴离子等进入金属表面，抑制金属的腐蚀。目前植酸转化在镁合 金上的研究还比较少，只有国内少数学者初步进行了研究。
郑润芬等’[对AZ91D镁合金植酸转化膜的组成以及耐蚀性进行了 研究。研究发现，膜层主要成分为植酸的镁盐和铝盐，膜层具有纤 维网状裂纹结构，与基体结合牢固，耐蚀性有明显提高，腐蚀电位 比铬酸盐转化高 0.4
[ ]
V ，腐蚀电流密度较铬酸盐转化小 5 个数量级。 Liu 等 也使用植酸转化液在镁合金上生成了保护膜， 膜层的耐 蚀性与铬酸盐转化膜相当。植酸转化形成的单分子有机膜层和有机 涂料具有相近的化学性质，与有机涂料的粘结性增强，能进一步提 高镁合金的耐蚀性。
2. 2 磷化镁合金的磷化处理
1
2
3
4
5~7
8
9
17
2
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容