镁合金表面处理技术

第７期　李娟，等：镁合金表面处理技术　・１４７・　镁合金表面处理技术　李　娟　，王传良　，朱军伟　（１．山东省化工研究院，山东济南２５００１４；　２．济南春旭化工设计有限公司，山东济南２５００１４）　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：ＴＧ１７８　文献标识码：Ｂ　文章￣－．１００８—０２１Ｘ（２０１３）０７—０１４７—０２　Ｓｕｒｆａｃｅ－—ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｏｆ　Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ　Ａｌｌｏｙｓ　ＬＩ　Ｊｕａｎ　，ＷＡＮＧ　Ｃｈｕａｎ—ｌｉａｎｇ　，ＺＨＵ　Ｊｕｎ—ｗｅｉ　（１．Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｊｉｎａｎ　２５００１４，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｊｉｎａｎ　Ｃｈｕｎｘｕ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉｎａｎ　２５００１４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｒｅｃｅｎｔ　ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　ｓｅｖｅｒａｌ　ｎｅｗ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｏｆ　ｍａｇｎｅｓｉｕｍ　ａｌｌｏｙ　ｓｕｒｆａｃｅ—ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ：ｓｕｒｆａｃｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ、ｍｅｔａｌ　ａｎｄ　ｃｅｒａｍｉｃ　ｆｌｏｏｒｓ、ｓｕｒｆａｃｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍａｇｎｅｓｉｕｍ　ａＨｏｙｓ；ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ｓｕｒｆａｃｅ—ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　镁合金由于密度较小、消震性能好、承受冲击载　分有限。但它可以将碱性的镁表面转变为中性，并　荷能力强、散热好、比强度较高、比弹性模量大等特　提高与有机涂层的结合力。与阳极氧化膜相比，化　点被广泛应用于运输、化工、火箭技术等领域，易腐　学转化膜比较薄，硬度和耐蚀性低，但化学转化膜可　蚀成为制约镁合金应用的主要因素。镁合金表面形　提供较好的涂装基底…。　不成有效的保护膜及与其他金属材料接触时呈现阳　１．１．２阳极氧化　极作用是镁合金腐蚀的主要原因。　阳极氧化可得到比化学转化更好的耐磨损、耐　对镁合金进行表面处理是防止镁合金腐蚀简单　腐蚀的涂料基底涂层，通过电解在镁合金表面形成　有效的方法，机体和外界环境之间利用涂层作为保　一层保护膜（化学转化膜的一种）即镁合金的阳极　护层，致密均匀、附着良好的涂层可起到良好的保护　氧化。镁合金的阳极氧化工艺研究很多　Ｊ，目前应　作用，有效降低镁合金材料的腐蚀速率。国内外对　用最广的镁合金阳极氧化工艺是美国的Ｄｏｗｌ７和　镁合金表面涂层进行了大量研究，包括金属层与陶　ＨＡＥ工艺。Ｄｏｗ１７工艺是酸性氧化液的代表，ＨＡＥ　瓷层、表面转化及表面调整等方法。　工艺是碱性氧化液的代表。　１镁合金表面处理技术　通过阳极等离子处理在镁合金表面可获得具有　１．１表面转化　阻挡层、陶瓷氧化膜层和陶瓷膜层的氧化膜。微等　利用电化学或化学的方法，使镁合金表面与一　离子阳极氧化是一种新型的表面处理方法，通过该　定的介质发生化学反应而形成非金属保护膜，如氧　方法得到的氧化膜具有更优良的耐腐蚀性能，研究　化膜或盐膜等。这样，镁合金的表面就失去了活性　较多　引。　并与腐蚀介质隔绝，从而使腐蚀速度降低。表面转　１．２金属与陶瓷层　化又分为化学转化和阳极氧化。　通过各种不同的方法在镁合金表面上形成一层　１．１．１化学转化　其它的金属层达到防腐蚀与装饰的目的。　化学转化处理是将镁合金浸入溶液中，使镁合　１．２．１电化学沉积　金与该溶液发生化学反应而在镁合金表面上生成一　镀覆（包括电镀和化学镀两种）是在镁合金基　层表面膜。化学转化膜本身对镁基底的防腐能力十　体上形成金属层保护膜最简单有效的方法。前处理　收稿日期：２０１３—０５—０４　作者简介：李娟（１９７５一），女，山东济南人，工程师，主要从事精细化工工艺设计。　・１４８・　山东化工　ＳＨＡＮＤ０ＮＧ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　２０ｌ３年第４２卷　方法是目前镁合金镀覆的研究重点。电镀和化学镀　方法处理镁及镁合金基体已得到一定的应用，但镀　１．３．３热扩散　层的耐蚀性还不是很理想，这大大制约了镁合金在　运输、火箭技术及海洋工业上的应用。　１．２．２气相沉积　物理气相沉积（ＰＶＤ）和化学气相沉积（ＣＶＤ）　镁合金与涂层粉末接触进行热处理而在镁合金　表面获得涂层的方法即热扩散技术。ｓｈｉｇｅｍａｓｔｕ等　人进行了镁合金的Ａｌ热扩散涂层处理研究，在惰性　气体氛围下，用Ａｌ粉覆盖镁合金后于４５０￣Ｃ进行热　是目前主要的气相沉积方法。物理气相沉积法合金　化主要用于具有特殊用途零件的处理＿４　Ｊ。另外也　可通过物理气相沉积法沉积纯镁及其合金，通过减　少合金中杂质种类来减缓腐蚀。Ｎａｋａｔｓｕｇａｗａｌ通过　化学气相沉积方法在ＡＺ９１镁合金表面得到的二氧　化硅涂层在氯化钠溶液中浸泡２４０ｈ后没有明显腐　蚀点　引。　１．２．３热喷涂　金属、陶瓷或高分子涂料以一种熔化或半熔化　扩散处理，在镁合金表面形成的Ａ１一Ｍｇ金属间化　合物厚度为７５０ｔｘｍ。在此基础上进行改进型实验，　使用７０％Ａ１＋３０％Ｚｎ混合粉末可以有效降低热扩　散的处理温度，并可有效降低合金层内产生热裂纹　的可能性，而锌也能起到提高合金的硬度和降低腐　蚀速度作用　Ｊ。　２展望　镁合金是一种性能优良的金属材料，正在成为　钢铁、铝合金、塑料之后的又一种重要材料。要使镁　合金在工业中具有较为广泛的应用首要解决的问题　是提高镁合金的耐腐蚀性，应用金属层与陶瓷层、表　面转化及表面调整等方法可有效调高镁合金的耐蚀　性，同时伴随着绿色化学的发展，可开发绿色防腐技　状态，借助焰留本身或压缩空气把涂料小液滴喷到　基体表面，形成某种喷涂沉积层。通过在镁合金上　基体上喷涂Ａｌ—ｓｉ层，可以大大提高镁合金耐磨性　能。有人研究了镁合金上的铝热喷涂层，发现热喷　涂的铝层表面粗糙，多孔隙，防腐性能并不理想，但　对铝层进行热压，则可有效减少铝涂层中的空隙，大　大提高涂层的耐蚀性　Ｊ。　１．２．４离子溅射　将试样放置于一抽完真空再加惰性保护气氛　中，惰性气体离子在磁电管电场的作用下轰击由涂　层材料构成的靶材，被打出的涂层原子溅射到试样　的表面而形成了一层膜层。用这种方法有可能在镁　合金表面上形成一层耐腐蚀的涂层。　１．３表面调整　表面调整的目的主要是改变镁合金表面层的成　分、相组成或结构，使镁合金表面层的耐蚀性能得到　提高，以达到提高镁合金耐蚀性的目的。表面调整　方法有：离子注入、激光表面处理和热扩散等。　１．３．１离子注人　离子注人是在高真空状态下，在静电场作用下，　经加速的高能离子注人材料的内部。注人的离子在　固溶体中处于置换或间隙位置，形成平衡态组织的　表面层　。　术提高镁合金的耐蚀性，扩大镁合金的应用范围。　参考文献　［１］钱建刚，李获．镁合金的化学转化膜［Ｊ］．材料保护，　２００２，３５（３）：５—６．　［２］郭兴伍，丁文江．镁合金阳极氧化的研究与发展现状　［Ｊ］．材料保护，２００２，３５（２）：１—３．　［３］祁庆．镁合金研究进展［Ｊ］．上海有色金属，２００５，２６　（１）：４３—４８．　［４］曾爱平，薛颖，钱宇锋，等．镁合金表面改性新技术　［Ｊ］．材料导报，２０００，１４（３）：１９—２０．　［５］Ｎａｋａｔｓｕｇａｗａ　Ｌ，Ｍａｒｔｉｎ　Ｒ，Ｋｎｙｓｔａｕｔａｓ　Ｅ　Ｊ．Ｉｍ　ｐｒｏｖｉｎｇ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｅｅｏｆＡＺ９　１　Ｄｍａｇｎｅｓｉｔｔｍａｌｌｏｙｂｙｎｉｔｒｏｇｅｎｉｏｎ　ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，１９９６，５２（１２）：９２１—９２６．　［６］宋光铃．镁合金腐蚀与防护［Ｍ］．北京：化学工业出版　社，２００６：２８０－２８１．　［７］ＡｓｈｗｏｎｈＶ，ＰｒｏｃｔｏｒＲＭ，ＧｒａｎｔＷＡ．ＩｏｎＩｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ　［Ｍ］／／Ｔｒｅａｔｉｓｅ　ｏｎ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ：Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ。１９８０．　［８］Ｙｕｅ　Ｔ　Ｍ，Ｗａｎｇ　Ａ　Ｈ，Ｍａｎ　Ｈ　Ｃ．Ｃｏｒｏｓｉｏｎ　ｒｅｓｉｓｔｎｃｅａ　ｅｎｈａｎｅｅｍｅｎｔｏｆｍａｇｎｅｓｉｕｍＺＫ６０／ＳｉＣｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｙＮｄ：ＹＡＧ　ｌａｓｅｒ　ｃｌａｄｄｉｎｇ［Ｊ］．￣ｉｐｔａ　Ｍａｔｅｒｉａｌｉａ，１９９９，４０（３）：３０３—　３１０．　１．３．２激光表面合金化　激光表面合金改性是一种以激光表面热处理为　基础的新技术。用于镁合金耐腐蚀性处理的激光表　面改性技术己有较多研究。Ａ．Ｋｏｌｌｔｓｏｍｉｃｈａｌｉｓ等人　用ＫｒＦ激光照射打磨过的Ａｚ３１　ＢＨ４镁合金表面其　耐蚀性有较大的提高。文献［８］介绍的工艺中，先　将涂层热喷涂到基体上，随后通过ＺＫｗ　Ｎｄ：ＹＡＧ激　光将其熔化。　［９］ＺｈａｎｇＭＸ，ＫｅｌｌｙＰＭ．ＳｕｒｆａｃｅａＵｏｙｉｎｇｏｆＡＺ９１　Ｄａｌｌｏｙｂｙ　ｄｉｆｕｓｉｏｎｃｏａｔｉｎｇ［Ｊ］．ＪｏｕｍａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈ，２００２，１　７　（１０）：２４７７—２４７９．　（本文文献格式：李１４８。）　娟，王传良，朱军伟．镁合金表　面处理技术［Ｊ］．山东化工，２０１３，４２（７）：１４７—