镁合金表面处理技术探究进展

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1、镁合金表面处理技术探究进展　　摘要：主要介绍了镁合金表面处理技术，包括表面转化、金属与陶瓷层、表面调整等。关键词：镁合金;耐腐蚀;表面处理中图分类号：K826文献标识码：A引言7镁合金由于密度较小、消震性能好、承受冲击载荷能力强、散热好、比强度较高、比弹性模量大等特点被广泛应用于运输、化工、火箭技术等领域，易腐蚀成为制约镁合金应用的主要因素。镁合金表面形不成有效的保护膜及与其他金属材料接触时呈现阳极作用是镁合金腐蚀的主要原因。对镁合金进行表面处理是防止镁合金腐蚀简单有效的方法，机体和外界环境之间利用涂层作为保护层，致密均匀、附着良好的涂层可起到良好的保护作用，有效降低镁

2、合金材料的腐蚀速率。净化合金成分、减少熔炼过程的夹杂及避免电偶对等方法一定程度上可以起到降低镁合金构件腐蚀速率的作用。但表面处理技术在镁合金防护方面更加有效，而且简单、经济。经表面处理后，镁合金基体上可以形成均匀、致密的保护膜层，该膜层能起到抑制和减缓镁合金材料腐蚀的作用。目前，常用的镁合金表面处理技术有化学转化膜、电镀、化学镀、阳极氧化以及微弧氧化等。本文概述了镁合金表面处理技术的发展现状，并对各种表面处理技术的优缺点进行了评价。一、化学转化膜镁合金的化学转化膜包括有机转化膜和无机转化膜，其中又以无机转化膜居多。无机转化膜有铬酸盐转化膜、磷酸盐转化膜、稀土金属盐转化膜

3、、锡酸盐转化膜以及高锰酸钾转化膜等。有机转化膜有金属有机化合物转化膜，有机酸转化膜，自组装单分子膜等。由于镁合金化学转化膜薄而软，镁合金的化学转化膜一般用作底层的涂装处理和中间防护工序，很少单独使用。（一）、无机转化膜铬酸盐转化是目前镁合金化学转化技术中最为成熟的一种。铬酸盐处理可以在镁合金表面形成铬基混合氧化物膜层。膜层中铬以三价铬和六价铬形式存在，其中三价铬作为骨架，而六价铬则具有自修复功能。铬酸盐转化膜能够延缓锈迹出现的时间，提高涂装材料的附着性，耐蚀性良好。1、铬酸盐处理7铬酸盐处理是一种比较成熟的化学表面处理方法。铬酸盐处理使金属表面转化成以铬酸盐为主的氧化膜

4、。Cr元素以Cr3+和Cr(Ⅵ)形式存在。Cr3+作为骨架，而Cr(Ⅵ)具有自修复功能，所以该膜具有良好的耐腐蚀性能。美国的DOW公司开发了一系列的镁合金铬酸盐转化处理工艺。虽然含铬转化膜的防腐效果较好，可以在较高温度的环境中使用，但其中所含有的Cr(Ⅵ)具有毒性，并且污染环境，再加上废液的处理成本高，已逐渐被环保的无铬化学转化法所取代。2、无铬化学转化处理无铬化学转化处理主要包括:磷酸盐、锰酸盐、钼酸盐、锡酸盐、有机酸盐、稀土钝化及复合转化等方法。磷酸盐转化处理使用的要广泛一些。Jiang和Han等研究了通过磷酸盐处理液在AZ31D镁合金基体表面得到了一层Mn3(PO

5、4)2为主的化学转化膜。（二）、有机化合物转化膜镁合金有机物处理是一种新型无铬转化处理工艺，可以不同程度提高镁合金的耐蚀性。由于其转化膜的耐蚀性较好，环境友好，无毒无害，原料易得，成本较低等优点，将成为今后研究的热点。镁及镁合金的有机化合物转化膜可分为3类，即有机金属化合物转化膜，有机酸化合物转化膜和自组装单分子膜。1、有机酸化合物转化膜。7草酸盐转化膜工艺具有低毒、环境污染小的特点。蒋永锋等[18]研究了镁合金表面草酸盐转化膜工艺，考察了工艺条件对草酸盐转化膜的微观形貌、结合力、导电性及抗蚀性的影响。结果表明，在优化工艺条件下，草酸盐转化膜由均匀细小、比较致密的颗粒构

6、成，附着性好，擦拭实验超过50次无颜色变化；耐腐蚀性好，试样表面的电阻率小于0.1Ω·cm2，盐雾实验超24h表面无明显变化，其性能达到使用标准。2、有机金属化合物转化膜有机化合物与金属原子发生反应后能形成复杂的金属有机螯合物，覆盖在镁合金基体上的金属有机螯合物具有良好的防护作用，可以显著提高镁合金的耐蚀性能。Kakizaki等[17]利用Zn，Al，Sr和Ti等金属的有机化合物对镁合金基体进行表面处理，结果表明，经此溶液处理后金属基体上形成了有机-无机复合膜，该膜层可以提高镁合金基体的耐蚀性及漆膜附着性。3、自组装单分子膜自组装单分子膜(SAM)是将金属或金属氧化物浸

7、入含活性分子的稀溶液中，通过化学键吸附在基片上形成具有高有序性和取向性、高密度堆积、低缺陷及结构稳定的膜层。由于其耐蚀性良好，SAM近年来已成为界面科学、材料科学等许多领域的研究热点。王燕华等[23]采用自组装方法，在镁基体表面制备了一层超疏水硬脂酸分子层，并采用多种测试技术对获得的超疏水层进行了表征和分析。研究表明，经过大约1h的组装，硬脂酸分子成功的7键合到镁基体上，形成了微米-纳米尺寸花瓣状结构的硬脂酸膜，接触角也快速增加至154°。电化学阻抗测试表明，超疏水膜可以提高镁基体的电荷传递电阻，在一定程度上抑制Mg的局部腐蚀。二、金属与