镁合金阳极氧化膜研究进展文献综述

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1、文献综述镁合金阳极氧化膜研究进展摘要：镁合金以优良的物理、机械性能得到了广泛的应用。本文综述了镁合金的表面处理技术包括阳极氧化、微弧氧化、化学转化等，其中重点研究阳极氧化工艺，对其研究进展有所列举，并详述了各种因素对所生成氧化膜的影响。关键字：镁合金阳极氧化研究进展镁是地球上储量最丰富的元素之一，除地壳表层金属矿所含的质量分数为1.93%外，在盐湖及海洋中也存在着十分可观的镁储存量。镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金，镁及其合金具有许多优良的特性。它的密度小（1.8g/cm3镁合金左右），约为铝的2/3、铁的1/4；比强度很高，弹性模量大，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，

2、耐有机物和碱的腐蚀性能好，具有良好的导电、导热性、电磁屏蔽性、尺寸稳定性、机加工性能以及再循环利用的性能[1]。镁合金过去主要应用于航空航天领域，进10年来，随着汽车工业的发展，镁合金的应用最得到了很大的发展。由于环境保护和节省燃料的要求，通常以降低汽车重量来节省能耗，其中一项重要措施就是采用镁合金零件来取代原先的铝合金或钢制零件，由于各种数码产品的飞速跟新换代，对其外观和质量都提出了更高要求。用量轻、刚性好、金属光泽好、电磁屏蔽性好的镁合金取代塑料用在外壳上可获得很好的效果。1镁合金的表面处理镁和镁合金自然形成表面氧化膜(MgO)的稳定性和致密性差（致密系数比为0.79,小于1）

3、,无法形成保护基体的有效氧化膜,同时由于镁的电位为负,约为-2.36V(vs·SCE)[2],与绝大部分金属接触时,会形成电偶电池,使得镁作为阳极而加速起腐蚀;其次镁或镁合金中的一些杂质元素形成阴极相,11也会加速了镁的腐蚀[3]。因此一般采用微弧氧化、化学处理、电镀、化学镀、阳极氧化和有机涂层等化学表面处理方法来减缓或抑制镁和镁合金的腐蚀。1.1微弧氧化微弧氧化(Microarcoxidation，MAO)又称微等离子体氧化(Microplasmaoxidation,MPO)，是通过电解液与相应电参数的组合，在镁及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，生长出以基体金属氧化

4、物为主的陶瓷膜层。该技术克服了硬质阳极氧化的缺陷，极大地提高了膜层的综合性能，微弧氧化膜层与基体结合力强、可控制厚度，并且处理工件尺寸变化小，极大改善了合金的耐磨损、耐腐蚀、抗热冲击及绝缘性能，而且工艺不复杂，不造成环境污染，是一项全新的绿色环保型材料表面处理技术，在航空、航天、机械、电子以及生物材料等领域有广泛的应用前景[4]。微弧氧化表面处理技术起源于20世纪70年代中期的前苏联，我国则在20世纪90年代开始该技术项目的研究。随着镁合金的开发与应用，镁合金的微弧氧化表面处理技术已成为镁合金表面处理研究的热点[5]。1.2化学转化处理化学转化(Chemicalconversion

5、)处理是镁合金防腐蚀的有效方法。因其操作简单，成本低廉而被广泛应用。化学转化处理是目前镁合金最常用的表面处理工艺。通过化学转化处理，会在镁合金表面形成一层具有良好附着力氧化物或金属化合物钝化膜，该膜层具有很好的保护性[6]，但是化学转化膜较薄，结合力较弱，只能减缓腐蚀速度，并不能有效地防止腐蚀，还需要进一步涂装。镁合金化学转化的研究较多，最成熟的技术之一是铬酸盐转化，美国Dow公司开发了一系列较成功的Mg合金铬化转化膜处理工艺，对Mg合金的表面耐蚀性有一定的提高[7]，但是Cr6+有毒，危害人体健康且污染环境。因此近年来开发了一系列的对环境和人体无害的新型工艺，这些转化工艺大体上又

6、可以划分为两类：有机化合物溶液和无机盐溶液转化处理。无铬转化处理技术的研究已成为镁表面防护的一个重要发展方向。1.3电镀与化学镀11电镀(Electroplating)就是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀,提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。化学镀技术（Electrolessplating）是在金属的催化作用下，通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程。与电镀相比，化学镀技术具有镀层均匀、针孔小、不需直流电源设备、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点。另外，由于化学镀技术废液排放少，对环境污染小以及成本较低，在许多领域已逐步取

7、代电镀，成为一种环保型的表面处理工艺。目前，化学镀技术已在电子、阀门制造、机械、石油化工、汽车、航空航天等工业中得到广泛的应用。由于镁合金的电化学活性很高，镀液会对镁合金基体造成腐蚀，并且Mg会与镀液中的阳离子发生置换反应，形成的镀层疏松多孔、结合力差，所以必须要对镁合金进行适当的前处理，传统的前处理包括浸锌和直接化学镀，生成保护膜后再进行化学镀或电镀[8]。由于镀层相比于镁合金基体具有较正的电位，相对于镁合金是阴极，容易发生电偶腐蚀，有效的保护了镁合金。要实现镁合金