鎂合金陽極氧化膜研究進展文獻綜述

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1、文獻綜述鎂合金陽極氧化膜研究進展摘要：鎂合金以優(yōu)良的物理、機械性能得到了廣泛的應(yīng)用。本文綜述了鎂合金的表面處理技術(shù)包括陽極氧化、微弧氧化、化學(xué)轉(zhuǎn)化等，其中重點研究陽極氧化工藝，對其研究進展有所列舉，并詳述了各種因素對所生成氧化膜的影響。關(guān)鍵字：鎂合金陽極氧化研究進展鎂是地球上儲量最豐富的元素之一，除地殼表層金屬礦所含的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.93%外，在鹽湖及海洋中也存在著十分可觀的鎂儲存量。鎂合金是以鎂為基加入其他元素組成的合金，鎂及其合金具有許多優(yōu)良的特性。它的密度?。?.8g/cm3鎂合金左右），約為鋁的2/3、鐵的1/4；比強度很高，彈性模量大，消震性好，承受沖擊載荷能力比鋁合金大，

2、耐有機物和堿的腐蝕性能好，具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性、電磁屏蔽性、尺寸穩(wěn)定性、機加工性能以及再循環(huán)利用的性能[1]。鎂合金過去主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，進10年來，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，鎂合金的應(yīng)用最得到了很大的發(fā)展。由于環(huán)境保護和節(jié)省燃料的要求，通常以降低汽車重量來節(jié)省能耗，其中一項重要措施就是采用鎂合金零件來取代原先的鋁合金或鋼制零件，由于各種數(shù)碼產(chǎn)品的飛速跟新?lián)Q代，對其外觀和質(zhì)量都提出了更高要求。用量輕、剛性好、金屬光澤好、電磁屏蔽性好的鎂合金取代塑料用在外殼上可獲得很好的效果。1鎂合金的表面處理鎂和鎂合金自然形成表面氧化膜(MgO)的穩(wěn)定性和致密性差（致密系數(shù)比為0.79,小于1）

3、,無法形成保護基體的有效氧化膜,同時由于鎂的電位為負(fù),約為-2.36V(vs·SCE)[2],與絕大部分金屬接觸時,會形成電偶電池,使得鎂作為陽極而加速起腐蝕;其次鎂或鎂合金中的一些雜質(zhì)元素形成陰極相,11也會加速了鎂的腐蝕[3]。因此一般采用微弧氧化、化學(xué)處理、電鍍、化學(xué)鍍、陽極氧化和有機涂層等化學(xué)表面處理方法來減緩或抑制鎂和鎂合金的腐蝕。1.1微弧氧化微弧氧化(Microarcoxidation，MAO)又稱微等離子體氧化(Microplasmaoxidation,MPO)，是通過電解液與相應(yīng)電參數(shù)的組合，在鎂及其合金表面依靠弧光放電產(chǎn)生的瞬時高溫高壓作用，生長出以基體金屬氧化

4、物為主的陶瓷膜層。該技術(shù)克服了硬質(zhì)陽極氧化的缺陷，極大地提高了膜層的綜合性能，微弧氧化膜層與基體結(jié)合力強、可控制厚度，并且處理工件尺寸變化小，極大改善了合金的耐磨損、耐腐蝕、抗熱沖擊及絕緣性能，而且工藝不復(fù)雜，不造成環(huán)境污染，是一項全新的綠色環(huán)保型材料表面處理技術(shù)，在航空、航天、機械、電子以及生物材料等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景[4]。微弧氧化表面處理技術(shù)起源于20世紀(jì)70年代中期的前蘇聯(lián)，我國則在20世紀(jì)90年代開始該技術(shù)項目的研究。隨著鎂合金的開發(fā)與應(yīng)用，鎂合金的微弧氧化表面處理技術(shù)已成為鎂合金表面處理研究的熱點[5]。1.2化學(xué)轉(zhuǎn)化處理化學(xué)轉(zhuǎn)化(Chemicalconversion

5、)處理是鎂合金防腐蝕的有效方法。因其操作簡單，成本低廉而被廣泛應(yīng)用?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化處理是目前鎂合金最常用的表面處理工藝。通過化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，會在鎂合金表面形成一層具有良好附著力氧化物或金屬化合物鈍化膜，該膜層具有很好的保護性[6]，但是化學(xué)轉(zhuǎn)化膜較薄，結(jié)合力較弱，只能減緩腐蝕速度，并不能有效地防止腐蝕，還需要進一步涂裝。鎂合金化學(xué)轉(zhuǎn)化的研究較多，最成熟的技術(shù)之一是鉻酸鹽轉(zhuǎn)化，美國Dow公司開發(fā)了一系列較成功的Mg合金鉻化轉(zhuǎn)化膜處理工藝，對Mg合金的表面耐蝕性有一定的提高[7]，但是Cr6+有毒，危害人體健康且污染環(huán)境。因此近年來開發(fā)了一系列的對環(huán)境和人體無害的新型工藝，這些轉(zhuǎn)化工藝大體上又

6、可以劃分為兩類：有機化合物溶液和無機鹽溶液轉(zhuǎn)化處理。無鉻轉(zhuǎn)化處理技術(shù)的研究已成為鎂表面防護的一個重要發(fā)展方向。1.3電鍍與化學(xué)鍍11電鍍(Electroplating)就是利用電解作用使金屬或其它材料制件的表面附著一層金屬膜的工藝從而起到防止腐蝕,提高耐磨性、導(dǎo)電性、反光性及增進美觀等作用。化學(xué)鍍技術(shù)（Electrolessplating）是在金屬的催化作用下，通過可控制的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生金屬的沉積過程。與電鍍相比，化學(xué)鍍技術(shù)具有鍍層均勻、針孔小、不需直流電源設(shè)備、能在非導(dǎo)體上沉積和具有某些特殊性能等特點。另外，由于化學(xué)鍍技術(shù)廢液排放少，對環(huán)境污染小以及成本較低，在許多領(lǐng)域已逐步取

7、代電鍍，成為一種環(huán)保型的表面處理工藝。目前，化學(xué)鍍技術(shù)已在電子、閥門制造、機械、石油化工、汽車、航空航天等工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。由于鎂合金的電化學(xué)活性很高，鍍液會對鎂合金基體造成腐蝕，并且Mg會與鍍液中的陽離子發(fā)生置換反應(yīng)，形成的鍍層疏松多孔、結(jié)合力差，所以必須要對鎂合金進行適當(dāng)?shù)那疤幚?，傳統(tǒng)的前處理包括浸鋅和直接化學(xué)鍍，生成保護膜后再進行化學(xué)鍍或電鍍[8]。由于鍍層相比于鎂合金基體具有較正的電位，相對于鎂合金是陰極，容易發(fā)生電偶腐蝕，有效的保護了鎂合金。要實現(xiàn)鎂合金