表面加工技術-鎂合金

1、表面加工技術課程論文鎂合金表面處理國內(nèi)外研究應用現(xiàn)狀(Magnesium alloy surface treatment study abroad application status)學院名稱： 材料科學與工程學院 專業(yè)班級： 復合材料2345 學生姓名： 不知道 學 號： 311070623432 指導教師： 你你你 鎂合金表面處理國內(nèi)外研究應用現(xiàn)狀摘要：鎂合金的防護通常采用氧化、預處理、涂裝等方法。其中，氧化處理包括化學氧化和電化學氧化?；瘜W氧化的氧化膜層薄，防腐性能差，需要通過多層油漆涂裝，才能達到防腐要求；電化學氧化包括普通陽極氧化、微弧陽極氧化等。關鍵詞：鎂合金；表面處理；研究現(xiàn)狀

2、；Magnesium alloy surface treatment study abroad application statusAbstract :Protection of magnesium alloys usually by oxidation, pretreatment, coating method. Among them, oxidation treatment including chemical and electrochemical oxidation. Oxidation chemical oxidation of thin, poor corrosion resist

3、ance, through layers of paint coating, in order to achieve the corrosion; electrochemical oxidation including conventional anodic oxidation, micro arc anodic oxidation.Key words :magnesium alloy;surface treatment;research status;前言 我國鎂礦豐富,儲藏量約31.45億噸,目前已是世界純鎂出口的第一大國。大規(guī)模的鎂合金鑄件應用和生產(chǎn)方興未艾,因而我國應加強鎂合金表面防護

4、技術的研究1,這對深化我國特色資源的加工利用,改善目前我國靠原材料市場出口創(chuàng)匯,優(yōu)質鎂合金制品幾乎依賴進口的被動局面顯得尤為重要。特別是當前石油價格攀升到歷史最高點75美元一桶,節(jié)能問題陡顯,要求減輕車的自重,采用鎂合金制造交通運輸工具的零部件,可達到最大的減重效果2-6。另外,近10年來,3C(computer,communication,consumer electronics products)產(chǎn)品發(fā)展速度極快,該類產(chǎn)品常常要求便攜性,故需要輕質量的材料。北美、歐洲、日本和臺灣地區(qū)已經(jīng)廣泛將鎂合金應用于汽車和3C產(chǎn)品上7-9。 鎂是金屬結構材料中最輕的一種，純鎂的力學性能很差，但鎂合金因

5、體積質量小、比強度高、加工性能好、電磁屏蔽性好、具有良好的減振及導電、導熱性能而備受關注10-12。因此,鎂合金在航空工業(yè),汽車工業(yè)和電子通訊工業(yè)中得到廣泛的應用13-15。但是,鎂的化學穩(wěn)定性低,電極電位很負(-2.34 V),耐蝕性較差。鎂及其合金在大多數(shù)介質中都不穩(wěn)定,不耐蝕,因此必須進行表面處理才能適應耐蝕耐磨的需求。其次對于外觀極其講究的電子產(chǎn)品外殼則更需要進行合適的表面處理,以適應市場的需要13,16。1鎂及鎂合金的性質1.1鎂及鎂合金的基本性質 鎂是工程用金屬材料中相對密度最小的銀白色金屬(密度為:1.749g/cm3,)17,也是常用金屬中化學性質穩(wěn)定性最低的金屬,其電位很負V

6、0=-2.34v,且PB比為0.79,不會象鋁那樣生成具有保護作用的氧化膜,所有這些都決定了鎂的耐蝕性較差,在大多數(shù)介質中都不穩(wěn)定、不耐蝕。再加上純鎂的強度較低,不宜作為結構材料。但是鎂合金相對密度小、比強度高、比剛度高,能承受較大的載荷。其比強度不僅高于大多數(shù)高強鋼,而且高于鋁合金,所以鎂合金特別受航空航天等尖端工業(yè)和汽車工業(yè)的青睞。1.2鎂的耐蝕性 鎂在絕大多數(shù)無機酸、有機酸中都不穩(wěn)定,在中性鹽介質中,甚至在含一定量CO2的純蒸餾水中也會發(fā)生明顯的腐蝕,并釋放出氫氣。但在鉻配和氫氟酸中卻相當穩(wěn)定,這是因為生成了保護性的表面膜而進入鈍態(tài)。鎂及鎂合金在不同的鹽溶液中腐蝕速率差異極大,這主要取決

7、于鹽溶液的性質,此外還有溶液的HP值、活性離子等因數(shù)。當溫度低于50-60時,鎂在氨溶液或堿溶液中相對穩(wěn)定。另外鎂在液態(tài)碳氫化合物(如無水乙醇、丙酮、苯等)中具有良好的耐蝕性,甚至不受任何腐蝕18。 鎂在大氣條件下與在溶液中的腐蝕特征不同,在水溶液中幾乎都是純粹的析氫腐蝕,而在大氣中同時有氧的去極化,大氣中相對濕度越低,氧去極化的成分就越大,反之氫去極化的過程越強,輻射速度越大。大氣中的雜質以氯化物和二氧化硫最為有害,因此在海洋大氣和工業(yè)大氣中,鎂及鎂合金都不耐蝕。 由于鎂的電位很負,且析氫腐蝕的傾向很大,因此與鋁相比,鎂中的雜質元素或與其他金屬相接觸時加速腐蝕傾向更大,若鎂中含有微量的低析氫

8、過電位元素如鐵、鉆、鎳、銅等,其耐蝕性顯著降低,而其他元素的影響并不顯著。1.3鎂合金的耐蝕性 從強化效果、合金相對密度等方面來考慮,鎂合金中一般采用鋁、鋅、錳等合金元素。就耐蝕性而言,變形鎂合金不及鑄造鎂合金。因為前者除了一般耐蝕性較差外,應力腐蝕的敏感性也較高。在常用變形鎂合金中,MB3對SCC最為敏感,MB1和MB8最不敏感,在綜合考慮其他性能的條件下,以MB8用的最多。變形鎂合金的應力腐蝕傾向除與合金成分密切相關外,還與腐蝕介質、熱處理、冷加工及合金顆粒度等許多因素有關,因此在使用中要綜合考慮各方面因素的影響。 總之,鎂合金的耐蝕性比其他合金差,對其進行有效的保護具有更為重要的意義。鎂

9、合金的保護一般是先進行化學氧化或陽極氧化,得到與涂層結合良好的底層,然后涂有機涂料保護層。此外,在加工、轉運及保管過程中,也必須加強對鎂合金的防護,免遭明顯的腐蝕。 鎂錠是鎂合金電解精煉的最終產(chǎn)品,精煉后的鎂錠因自身的雜質成分及其特殊的物化性質,易被氧化、腐蝕,因此需要對其表面進行處理。目前國內(nèi)鎂錠防腐的方法主要有下面幾種:19 (l)清洗掉鎂錠表面的金屬雜質(主要是鐵屑)和粘附在鎂錠表面的精練熔劑及50:等氣體膜,以提高鎂錠自身的耐腐蝕能力； (2)人為地在鎂錠表面加上一層保護膜,用以避免鎂錠表面與大氣中有害物質的直接接觸,減少腐蝕機會,達到防腐的自的。 在工業(yè)上用作鎂錠防腐的方法有:有機膜

10、保護法,電化法,改良法,鉻酸鹽鈍化膜法。下面分別作一簡介: (l)有機膜保護法(常用環(huán)氧樹脂) 一般要先進行預處理,再經(jīng)三次涂膜,干燥。此法工藝繁雜,勞動效率低,而且經(jīng)此法處理后的鎂錠在脫模時,產(chǎn)生難聞氣味,污染勞動環(huán)境。 (2)電化法 工藝復雜,氧化膜彈性差,一般在工業(yè)上很少采用。 (3)改良法 它具有工藝過程較簡單,所需時間短,節(jié)約能源等優(yōu)點,但存在存放時間短的缺點。若要較長時間保存,還必須在F-35號和F-53號防銹油中進行處理,這樣又增加了處理工序和處理成本,給使用前的去油膜帶來了困難。 (4)鉻酸鹽鈍化膜法 本法是國內(nèi)熱法鎂廠較普遍采用的方法,但是此方法工藝流程長,工藝要求嚴格,鎂錠

11、存放時間短,鈍化膜耐磨性差,去膜困難,給使用帶來極大不便。為了克服以上幾種方法的不足之處,蔣和平研究了真空包裝的可能性,并設計了真空防腐的工藝流程,取得了工業(yè)成功。2 鎂合金的腐蝕 鎂合金的腐蝕方式通常有兩種: 一是化學腐蝕;二是電化學腐蝕。按形態(tài)等細分，又可分為電偶腐蝕、點蝕、應力腐蝕、氫脆、晶間腐蝕、絲狀腐蝕、高溫氧化腐蝕和腐蝕疲勞等。 (1) 電偶腐蝕。它屬于電化學腐蝕一類，指的是鎂基體與陰極相鄰的局部區(qū)域常常出現(xiàn)的一種嚴重腐蝕現(xiàn)象，其陰極可能是外部與之相接觸的其他金屬、內(nèi)部第二相或雜質相，它們與鎂合金基體形成原電池，誘發(fā)電極反應，產(chǎn)生電化學腐蝕20。 (2) 點蝕。由于晶界處的析氫及沿

12、晶界處的基體優(yōu)先腐蝕脫落的現(xiàn)象即點蝕。當Mg在非氧化性介質中遇到Cl-時，鎂合金都有腐蝕開裂的傾向，在它的自腐蝕電位以上會發(fā)生點蝕20。通常是在中性或堿性鹽溶液中發(fā)生的。(3) 應力腐蝕。它是由拉應力與特定的介質環(huán)境聯(lián)合作用引起的21。在含有Cl-的中性溶液甚至蒸餾水中都可能出現(xiàn)該種腐蝕現(xiàn)象。在Ph>10.2的堿性介質中或氟化物的溶液中，其抗應力腐蝕的性能較好。(4) 氫脆。又稱氫致開裂或氫損傷，是一種由于金屬材料中氫引起的材料塑性下降"開裂或損傷的現(xiàn)象。鎂合金則是由于MgH2的形成而出現(xiàn)氫脆。(5) 晶間腐蝕。絕大多數(shù)金屬和合金是多晶體，在它們的表面上也顯露出許多晶界。在某些

13、環(huán)境中，晶界的溶解速度遠大于晶粒本身的溶解速度時，會產(chǎn)生沿晶界進行的選擇性局部腐蝕，稱為晶間腐蝕。受熱、受力而引起晶界組織結構的不均勻變化，對晶間腐蝕有很大影響。對鎂合金而言，如有晶間腐蝕，則是指基相的晶?？拷苓吿幍母g。(6) 絲狀腐蝕。它是由穿過晶界表面運動的活性腐蝕電池引起的。一般發(fā)生在保護性涂層(如有機硅涂層)和陽極氧化層下面，沒有涂層的純Mg不會遭受絲狀腐蝕。(7) 腐蝕疲勞又稱為交變應力腐蝕。在交變應力，如熱應力或彎曲應力的作用下，金屬晶格間產(chǎn)生滑移，出現(xiàn)腐蝕疲勞，破壞了金屬表面的保護膜。其特征是，在宏觀上裂紋常常成群地、叢狀地垂直于應力方向分布； 微觀上裂紋多是穿晶分布，不分枝

14、或很少分枝。當應力較小以腐蝕作用為主時，裂紋端部多呈圓鈍狀； 反之則端部略尖。腐蝕性熱疲勞損壞，一般產(chǎn)生的裂紋不大，很少發(fā)生爆破；在斷口上既有腐蝕破壞特征，又有疲勞破壞特征。為了防止腐蝕疲勞，主要應消除或減小附加應力，采取合理的結構，減小溫度劇變等。3鎂合金表面處理技術 由于鎂合金易遭受環(huán)境介質的腐蝕，所以在作為結構材料使用時必須先經(jīng)過表面處理來改善其耐蝕性22。鎂合金的防護通常采用氧化、預處理、涂裝等方法。其中，氧化處理包括化學氧化和電化學氧化。化學氧化的氧化膜層薄，防腐性能差，需要通過多層油漆涂裝，才能達到防腐要求；電化學氧化包括普通陽極氧化、微弧陽極氧化等23-24。微弧陽極氧化所得膜層

15、硬度高、防腐性能好，但是鎂合金試樣表面持續(xù)激烈的火花放電和氣泡析出，致使微弧氧化膜層中微孔和微裂紋的生成，導致耐蝕性下降25-26。因此，必須通過后續(xù)處理，彌補微弧氧化膜層的表面缺陷"通過磷化處理工藝使鎂合金的耐蝕性滿足實際應用要求，又可改變其外觀顏色，但磷化工藝還不成熟25通過合金化的方法來改善其性能，特別是期望發(fā)現(xiàn)“不銹鎂”的努力至今還沒有取得進展27。 既然各種單一工序處理鎂合金表面都存在一定缺陷，可以采用幾種工序組合處理方法達到取長補短的效果，將鎂合金表面的耐蝕性能達到最佳。3.1 鎂合金磷化后電泳涂裝 鎂合金經(jīng)過磷化后雖然耐蝕性和附著力有一定程度的提高，但是由于一般的磷化所

16、得到的膜層均存在結晶組織較大。不完整和有裂紋等缺點，加上鎂合金自身耐蝕性較差，所以磷化膜對鎂合金基體的保護將大大減弱。采用磷化后電泳可以彌補磷化的不足，封閉磷化膜的孔隙及裂紋，使鎂合金耐蝕性大大提高，而且磷化處理給電泳涂裝提供了較好的附著力。 Umehara等28-29在AZ91D鎂合金上采用磷酸-高錳酸鉀溶液得到的以Mg3(PO3)2為主要成分的磷化膜，通過添加硼酸鈉和鹽酸調(diào)整磷化液pH至中性或堿性，獲得了耐腐蝕性與鉻酸鹽轉化涂層相當?shù)霓D化膜，并對其微觀結構進行了研究。Han等30在AZ31D 鎂合金上制備了主要含Mn3( PO3)2的磷化膜。Kouisni等31對AM60鎂合金鋅系磷化膜的

17、生長核機理進行了研究。目前對于鎂合金磷化和涂層存在的主要問題是磷化膜的顯微組織較粗大，膜層覆蓋不全，而且膜層內(nèi)部有裂紋。連建設等32-33在鎂合金表面制備了均勻細致無裂紋的磷化膜。磷化膜作為中間膜層，對鎂合金基體及電泳涂層起著承上啟下的作用，對于鎂合金磷化膜與電泳涂層的匹配性和涂層的性能進行研究是很有必要的。 陳亮朝等34研究AZ31變形鎂合金的表面磷化和電泳涂裝工藝，利用掃描電鏡。能譜儀等對磷化過渡層的結構和成分進行了分析，確定了合適的磷化工藝，即 pH為3-4，為25-40，t為3-10min，通過電泳得到了性能良好的涂層。研究表明，電泳涂層的結合力達到1級，耐3%鹽水360h不起泡，耐中

18、性鹽霧試驗140h無變化。因此，磷化后電泳的方法用于鎂合金的表面防護是可行的。 連建設等35在磷化液中添加Ce3（NO3)3及腐蝕抑制劑，在鎂合金表面制備了均勻致密的鋅系磷化膜，在磷化膜上進行陰極電泳處理制備的涂層具有良好的附著力和耐蝕性。在磷化液中加入稀土添加劑可使鋅系磷化膜致密無裂紋，磷化膜在陰極電泳和烘烤固化過程中的質量損失率較低。當磷化液中 Ce3（NO3)3為1.5g/L時，磷化膜的組織最致密，電泳漆膜的附著力和耐蝕性也最好。在鎂合金的鋅系磷化膜上沉積20m陰極電泳涂層，耐鹽霧腐蝕可達 720h以上，沉積35m陰極電泳涂層時，耐鹽霧腐蝕可達1000h以上，試驗結果表明，稀土鋅系磷化后

19、低溫陰極電泳工藝適合于鎂合金的表面防腐處理。 張津等36在硅烷和磷化預處理后采用陰極電泳技術在AZ31B 鎂合金表面制備有機涂層，并與傳統(tǒng)噴漆性能進行對比，指出硅烷和磷化預處理均有助于提高電泳涂層與基體的結合力，陰極電泳涂層的綜合機械性能優(yōu)于噴漆涂層。 高宇37采用磷化及陰極電泳涂裝工藝相結合的方法改善AZ61鎂合金的耐蝕性能。在磷化工藝研究中，首先采用均勻試驗方法設計實驗，在6因素24水平的實驗基礎上，選擇較好的基礎磷化配方與工藝。然后在此基礎上分別改變磷化液的pH、氧化鋅質量濃度及磷化溫度等，探討這些因素對磷化膜結構和性能的影響，最終得到的磷化工藝為:7.57ml/lH3PO4、2.0g/

20、lZnO、磷化為40 、pH為2.5。利用金相顯微鏡、掃描電鏡和能譜分析儀觀察和分析了磷化膜的表面形態(tài)和組成，采用渦流測厚儀測量磷化膜的厚度，并通過陽極極化曲線、交流阻抗譜(EIS) 和腐蝕質量損失等方法評價了磷化膜的耐腐蝕性能。 類衍明等38通過AZ31B鎂合金表面磷化預處理及電泳涂裝得到了復合電泳涂層，并對復合涂層的耐蝕性能進行評價。磷化膜內(nèi)層連續(xù)致密，外層粗大的晶粒使表面粗糙，提高了與電泳涂層的結合力；復合涂層的附著力。硬度沖擊性能及耐蝕性能都有顯著提高。因此，磷化預處理的丁二烯陰極電泳涂層對鎂合金起到了良好的裝飾和防護作用。3.2 鎂合金微弧氧化后電泳涂裝 微弧氧化是基于陽極氧化發(fā)展起

21、來的新型表面處理技術，與陽極氧化相比，微弧氧化可以顯著提高金屬耐磨性、耐蝕性和后續(xù)膜層的黏合力等性能39-43。微弧氧化技術具有工藝簡單、環(huán)保及氧化產(chǎn)物具有陶瓷質屬性等特點，但所得陶瓷膜多孔導致其耐蝕性能提高受到限制44-47，原因是試樣表面持續(xù)激烈的火花放電和氣泡析出，致使微弧氧化膜層中微孔和微裂紋的生成，從而導致耐蝕性下降。電泳涂料是以水溶性離子型聚合物為成膜基料，涂料的沉積伴隨著電化學反應而進行，涂料利用率高達95%，在凹陷處及結構復雜部位也能形成均勻的保護膜，但陽極電泳工藝對前處理要求很高，前處理直接影響到電泳的效果。 綜合以上各處理工序的缺點，采用電泳涂裝作為微弧氧化后處理工序，形成

22、微弧氧化#電泳涂裝復合工藝，不僅簡化了鎂合金電泳前處理工藝，而且復合膜層使鎂合金的耐蝕性能有大幅度提高，另外，微弧氧化工藝相對磷化工藝來說，在提高鎂合金耐蝕性的基礎上，簡化了電泳前的處理工藝，避免了工業(yè)廢水排放，并且提高了處理效率。 袁兵等48對AZ91D鎂合全進行微弧氧化處理，并在其基礎上進行不同的后續(xù)表面處理，通過中性鹽霧試驗分析比較了幾組表面處理結合方法對鎂合金耐腐蝕性能的影響。結果表明: 微弧氧化陶瓷層與陽極電泳漆膜相結合的防護體系耐腐蝕性能最好。這與微弧氧化膜改善了鎂合金表面的顯微結構，從而與有機涂層有良好的吸附和嵌合作用的特點有關。 另外，關于微弧氧化與陰極電泳復合處理鎂合金表面也

23、取得一定的新進展"時惠英等49對AZ31鎂合金微弧氧化/陰極電泳復合膜層制備工藝及其耐蝕性進行了研究，在酸性腐蝕條件下，鎂合金微弧氧化陶瓷層在1min內(nèi)已被破壞，而微弧電泳復合膜層在65min后才開始破壞，且耐酸性隨微弧氧化時間的延長而增強，在微弧氧化8-12min后施行電泳，所得復合膜層可耐酸130min。在堿性條件下腐蝕7d，兩種膜層表面無腐蝕跡象。 楊巍等50采用恒壓模式在硅酸鹽電解液中制備鎂合金微弧氧化陶瓷層，對比研究了微弧氧化#陰極電泳和直接陰極電泳鎂合金的截面形貌、結合力以及抗腐蝕性能差異。結果表明，在鎂合金微弧氧化陶瓷層的表面可制備電泳有機層，簡化了電泳工藝；在微弧電泳

24、復合膜層間形成機械咬合力和化學鍵力，與微弧氧化陶瓷層和直接電泳有機層相比，微弧電泳復合膜層的附著力和耐蝕性都有顯著提高。 何毅等51采用微弧氧化-陰極電泳涂裝復合工藝，在MB8鎂合金表面形成防護性復合膜層。通過SEM觀測表明，電泳漆膜與微弧氧化膜緊密結合，且均勻地覆蓋了表層"動電位極化和浸泡試驗結果表明，復合膜層的耐蝕性明顯優(yōu)于微弧氧化膜。3.3鎂合金表面化學鍍鎳 鎂合金是電位較負的金屬52，所以在其表面進行的任何鍍覆層，都只能是陰極保護鍍層。因此要求膜層密實，不能有間隙和針孔。只有當保護膜呈非晶態(tài)合金結構，其原子與近鄰原子之間的短程有序區(qū)距離約為1.5nm，且不存在晶體缺陷，如晶體

25、錯位、空穴、晶界和成分偏析等時，才能對基體進行有效保護。 化學鍍鎳合金能達到該效果。高福麒等53采用重慶豐泰表面技術研究所發(fā)明的一種化學鍍鎳工藝，專利產(chǎn)品名稱為FG-20301其基本組成為含鎳主鹽、還原劑、絡合劑、緩沖劑、加速劑、穩(wěn)定劑及表面活性劑等組成。用水按比例溶解后，對鎂合金進行浸泡處理，在其表面催化沉積出非晶態(tài)Ni合金膜層，使鎂合金制件表面半光亮、耐磨、導電以及防腐蝕性能好，可以滿足一般防腐要求。但對易于腐蝕的鎂合金，僅通過表面合金化，尚不能完全解決防腐問題，經(jīng)過合金化預處理，再進行電泳涂裝54，則可以取得優(yōu)良的防腐性能，為鎂合金的廣泛應用打下良好的基礎。后期又用ML-20701型鎂鋰

26、合金表面鎳磷合金化粉水溶液55，處理超輕型鎂鋰合金得到優(yōu)良的防腐合金膜層，為鎂鋰合金后期進行電泳或電鍍提供較好的預處理工藝。為了獲得可以導電的鎂合金表面，張曉琳56先采用微弧氧化技術使鎂合金表面形成陶瓷層，然后再進行化學鍍鎳。3.4鎂合金表面合金化 通過火花放電的作用，把作為電極的導電材料溶滲進金屬鎂合金工件的表面，從而形成合金化的表面強化層"由于電火花沉積能夠獲得平整的表面57，在鎂合金表面處理中具有很好的應用前景。近年來，我國引進了俄羅斯的電火花強化設備P為1.5KW，放電 f為1200HZ，分擋可調(diào)，電極可變速轉動。在高能量高頻率放電的微電弧作用下，電極轉換沉積效率高，溶滲能力

27、強，采用此設備該技術已經(jīng)開始應用于鎂合金表面修復，獲得了0.5-1.0mm的沉積層。 采用熱擴滲合金化的方法，也可以在鎂合金表面形成結合強度很高的滲層.馬幼平等58采用傳統(tǒng)的固態(tài)擴滲方法，將鎂合金試樣包埋于Zn、AL 混合粉中，在390保溫8h的處理條件下，經(jīng)水加石英砂介質腐蝕磨損試驗，在試樣表面形成冶金結合的表面合金層，其耐蝕性和耐磨性比相應的化學氧化試樣提高了兩倍。3.5鎂合金表面疏水組合膜層 為了獲得超疏水組合膜層，康志新等59采用微弧氧化和有機鍍膜技術相結合的復合處理方法，實現(xiàn)Mg-Mn-Ce鎂合金表面改性。第一步，微弧氧化工藝采用交流步增恒壓。兩電極同時成膜模式，f為50Hz，U為

28、120-180V，每隔 1min步增10V電壓至 180V時，保持5min，反應過程不斷攪拌和冷卻，控制電解液 在30-50，微弧氧化處理t為 11min；微弧氧化結束后用自來水、蒸餾水和無水乙醇依次清洗。第二步，利用電化學工作站（IM6ex，德國Zahner) 以三電極方式采用恒電流法進行有機鍍膜，工作電極為微弧氧化后的鎂合金試樣( 無需再處理) ，對電極為兩個不銹鋼片(SUS304) ，參比電極為飽和甘汞電極，電流密度為0.1A/dm2(，有機鍍膜t為20min ，為25；有機鍍膜后將鎂合金試樣放入干燥箱中干燥(80、1h) ，則在微弧氧化膜上生成了有機薄膜，即獲得組合膜層。3.6鎂合金表

29、面激光熔覆處理 YaliGao60-61在AZ91HP鎂合金表面分別激光熔覆AL-Si及AL-Cu合金，其耐蝕性及耐磨性得到了改善。考察了鎂合金激光熔覆處理前后的組織及性能。結果表明，激光熔覆處理前，鎂合金表面硬度較低; 激光熔覆后，鎂合金表面組織致密、均勻，元素擴散劇烈，界面呈冶金結合，熔覆層硬度可達270HV，可能與其成分所對應的合金具有很窄的凝固溫度范圍即具有很好的鑄造性能有關。 陳長軍等62為提高鎂合金的表面耐磨性，采用激光熔覆AL2O3納米顆粒對ZM5鎂合金進行表面改性處理"激光改性采用500W脈沖 Nd: YAG 熔化預置在ZM5表面的AL2O3納米微粒進行處理的。激光熔

30、覆后，對改性層的顯微結構進行了分析，同時對顯微硬度與激光加工參數(shù)之間的關系以及耐磨性進行了測試。改性層的顯微硬度可達350HV，而基材的顯微硬度只有100HV。激光改性處理層的耐磨性有顯著的提高。 劉紅賓等63-64采用激光熔覆技術在鎂合金表面制備Cu-Zr-AL非晶復合涂層，該非晶復合涂層主要是由非晶及Cu10Zr7和Cu8Zr3相構成，其中非晶相的摩爾分數(shù)約為60%。涂層結合區(qū)與基體之間的結合形態(tài)為非平直晶面型；熱影響區(qū)由細小的-Mg+-Mg17AL12過飽和固溶體構成；由于高的鋁含量增加了熱影響區(qū)應力腐蝕敏感性，致使在金相腐蝕時其內(nèi)部局部區(qū)域及與熔覆層結合處產(chǎn)生裂紋。在非晶相和金屬間化合

31、物復合作用下，復合涂層具有高的硬度、彈性模量、耐磨性和耐蝕性。4鎂合金表面處理發(fā)展方向 作為綠色環(huán)保材料的鎂合金將大量應用于航空航天、武器裝備、汽車、電子等領域,同時鎂合金的表面處理也將得到迅猛發(fā)展。 1)微弧氧化膜具有更優(yōu)異的耐蝕、耐磨等綜合性能,它將是陽極氧化技術發(fā)展的一個重要方向。雖然國內(nèi)外對鎂合金的微弧氧化的氧化液、工藝參數(shù)、微弧氧化設備的研究取得了許多進展,但對微弧氧化工藝得到的保護膜的結構以及成膜機理的認識還不夠成熟,還有待進一步研究。在含鹽的腐蝕性電解液和含2氣體的惡劣條件下腐蝕仍然嚴重。完全解決該工藝的防護效果還需要人們進一步深入研究65。 微弧電泳復合表面處理技術將微弧氧化技

32、術與電泳技術的特點相結合,簡化電泳工藝,大幅度提高鎂合金的耐蝕性,經(jīng)處理后的鎂合金可用在武器裝備上,在這方面的研究和應用還處在初步階段。 2)激光處理也是鎂合金表面處理的發(fā)展方向之一,激光處理具有工藝簡單、污染小等優(yōu)點,有很重要的研究應用價值。激光熔覆技術在材料表面改性和提高材料綜合力學性能方面效果顯著,且對環(huán)境污染小得多,多層熔覆不但能增加涂層厚度,而且細化了晶粒,大幅度提高了耐磨性和耐蝕性,但在鎂合金表面進行熔覆的研究還尚屬鮮見,有待于進一步開展研究。 3)鎂合金表面滲層處理也是對環(huán)境無害的綠色工業(yè),如能開發(fā)實際應用的工藝,表面滲層處理法尤其是真空氮離子植入,明顯改善耐蝕和耐磨性,并可處理

33、形狀復雜的工件,將會是鎂合金表面處理很有前途的發(fā)展方向之一66。 4)表面協(xié)合涂層技術是鎂合金表面處理的發(fā)展方向之一,鎂合金表面協(xié)合涂層具有高硬度、高耐蝕性,經(jīng)處理后鎂合金可在武器裝備方面得到更進一步應用。 5)熱噴涂技術對鎂合金表面處理可提高其硬度、耐磨性和耐熱性方面的研究報道很少,因此,研究改善鎂合金的表面強度,提高其耐磨和耐蝕等綜合性能的涂層具有實際意義。噴涂具有隔熱性能的熱障涂層防止過熱,提高鎂合金的高溫抗氧化性能,也將成為鎂合金表面處理新的研究方向。 6)高能束技術在進行鎂合金表面改性具有對基體影響小、對環(huán)境污染小等優(yōu)點,若開發(fā)出可應用的表面處理工藝,鎂合金會在工業(yè)中得到進一步應用。

34、 7)新型環(huán)保處理液的開發(fā)研究以及新近開發(fā)的尖端高技術的應用嘗試。 8)各種表面處理技術的研發(fā)還必須要考慮到技術的可操作性、涂層的性價比以及環(huán)保問題等因素67。5展望 鎂合金作為輕質綠色工程材料，在汽車和電子產(chǎn)品領域應用潛力巨大!鎂合金的腐蝕問題是其進一步擴大其應用的技術瓶頸之一。為了使鎂合金在工程上獲得更多的實際應用，不論在腐蝕基礎理論研究，還是實際工程應用方面，需要開展大量的研究工作。目前的表面處理方法在一定程度上提高了鎂合金的耐蝕性能，但仍存在一定的不足。考慮到這些不足并綜合各工藝的發(fā)展進程，表面防護的發(fā)展方向大致有如下幾點:（1）向著不含鉻、磷、氟、氰化物等有害物質的環(huán)保型方向發(fā)展；（

35、2)加強多層復合疊加對鎂合金進行表面處理的研究；（3）對于陽極氧化、微弧氧化、噴涂等所形成的多孔保護層來說，加強對密封材料的研究及后處理工藝的開發(fā)將是發(fā)展方向之一；(4）加強表面處理材料的研究開發(fā)，如稀土元素。目前稀土在鎂合金中的應用比較廣泛，它們不僅可以添加到電解液中，也可以作為噴涂材料的添加劑或熔覆材料的成分，它們的加入大多提高了基體材料的使用性能68。參考文獻1 材料科學與技術叢書第八卷非鐵合金的結構與性能.卡恩,哈森,克雷默,等譯.北京:科學出版社,1999.347-351.2 白木,周潔.車用材料鎂合金.金屬世界,2002,(2):4-5.3 袁序弟.鎂合金在汽車工業(yè)的應用前景.汽車

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