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镁合金表面处理技术进展
新闻出处:得利鑫   2013-09-10  10:03:26

1电镀和化学镀技术
  
  镁合金表面镀镍技术分为电镀和化学镀2种。由于镁合金化学活性高,在酸性溶液中易被腐蚀,因此镁合金电沉积技术与铝合金电沉积技术有着显著的差异。目前,镁合金电镀工艺技术有2种工艺:浸锌-电镀工艺和直接化学镀镍工艺。为了防止镁合金基体在酸性溶液中被过度腐蚀,需要在前处理溶液中添加F-(F-与电离生成的Mg2+形成MgF2沉淀,吸附在镁合金基体表面可以防止基体过度腐蚀。
  
  近年来,科研工作者对镁合金镀液体系进行了大量研究,改良了水性电镀溶液体系,并取得了一定的进展。A.Bakkar等改良了原有水性电镀溶液体系,用氯化胆碱、硫脲、氯化锌及少量的水组成离子液,以WE43镁合金为基材,研究了脉冲电流与常规电流对镀层性能的影响。与常规电流制备的镀层相比,脉冲电流制备的电镀层更致密,与基体结合力更好,能更有效地提高镁合金基体的耐蚀性能。实验发现镁合金基体在离子液中未被腐蚀。J.Zhang等研究了AZ31B镁合金在AlCl3-NaCl-KCl-MnCl2融盐体系中的电镀行为。实验表明,无表面保护涂层的AZ31B镁合金基体在该融盐体系中会发生严重的腐蚀;若在AZ31B镁合金表面预先电镀一层与基体结合良好的金属锌,则镁合金基体在该融盐体系中不会被腐蚀,电化学测试表明其耐蚀性大大提高。
  
  镁合金表面化学镀Ni-P合金是一种很成熟的工艺。通常化学镀方法制备的Ni-P合金层是非晶态的,这层致密的非晶态Ni-P合金层可以有效地防止镁合金基体被腐蚀。结合使用化学镀镍技术和滚镀技术可以在AZ91D镁合金基体上形成一层晶态的Ni-P合金层。测试表明,该晶态Ni-P合金层中晶体颗粒细小,镀层致密,耐蚀性能也优于传统的非晶态Ni-P合金层。
  
  2化学氧化技术
  
  镁合金化学氧化处理是指用氧化剂在镁合金表面生成一层薄且致密的氧化膜。覆盖在基体表面的氧化膜比自然形成的氧化镁层更致密,因此,该氧化膜能有效提高镁合金的耐蚀性能,同时,还能作为镁合金涂装的底层,增大涂层的结合力。
  
  铬酸盐处理虽然具有良好的效果,但是铬酸盐对环境污染大,对人体毒性高。在不久的将来,铬酸盐处理工艺将会被环保、无毒的处理方法如钼酸盐、高锰酸盐和P-Ca复合磷酸盐等处理工艺取代。L.Yang等先用钼酸盐氧化法在Mg-8Li合金表面生成一层致密、均匀的氧化膜,然后再用传统的化学镀镍法制备一层结合力好的Ni-P合金层,使基体获得了良好的耐蚀性能。磷酸盐-高锰酸盐处理是一种环保、低成本的化学氧化法,但是该方法有较为明显的缺陷:在用该法处理含铝的镁合金时,氧化反应会优先发生于β-Mg17Al12相,因而不能在整个镁合金基体表面生成均匀、覆盖度高的氧化膜层,这在一定程序上影响了其提高镁合金基体耐蚀性的效果。
  
  卫中领等研究开发了一种新型的P-Ca复合磷酸盐处理工艺,它能在镁合金表面形成含有MgAlCa等元素的复合磷酸盐保护膜。该膜层与基体金属结合牢固,具有类似于铬酸盐膜层的耐蚀性能。该工艺对环境的污染小,对人体毒性小,可有效取代铬酸盐处理工艺,目前已实现了工业化应用。
  
  镁合金化学氧化处理工艺成本低于电镀和化学镀工艺,因此具有较高的应用潜力。但是化学氧化膜的表层膜电阻较高,导电性差,这也限制了其在电子产品领域的应用。在电子产品制造领域,新型的能制备低电阻、高耐蚀性膜层的化学氧化处理技术是未来的研究热点。
  
  3等离子电解氧化技术
  
  等离子电解氧化(PlasmaElectrolyticOxidationPEO)是一种在高电压、大电流密度条件下对金属材料进行表面处理的技术,最终在材料表面生成一层具有三层膜结构的陶瓷质氧化膜层。该氧化膜层的最外层结构疏松,里层结构均匀、致密,与基体结合良好。在等离子电解氧化处理过程中,不同时期的镁合金表面膜层的特性及反应特点均有不同:在放电反应初期,膜层为一层很薄的均匀、致密膜层,此时,基体/电解液界面的活性提高,电解氧化反应加速,膜层厚度快速增大,表面变得粗糙;放电反应末期,反应局限在部分活性较高的区域。
  
  等离子电解氧化膜层的结构及性能与基体的成分密切相关。同一基体的不同区域上生成的氧化膜层的孔隙大小也有显著的差异,这可能是由于αβ相中铝含量不同所致。另外,不同的合金成分也会导致表面生成的电解氧化膜层耐蚀性有明显的差异。在碱性磷酸盐电解液中,AZ91镁合金上制备的等离子电解氧化膜更致密,其耐蚀性优于在WE43镁合金上制备的等离子电解氧化膜层的耐蚀性


 

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