镁合金化其他表面处理.doc

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1、镁合金化其他表面处理一、前言镁合金的密度很小，是钢的四分之一、铝的三分之二，但镁合金的比强度却大于钢和铝，是最轻的金属结构材料。因此，镁合金在电子产品、汽车、航空航天等需要高比强度金属材料的领域具备广阔的发展前景。但是镁合金的化学活性高，在有机酸、无机酸和含盐的溶液中均会被腐蚀，且腐蚀速率较高，使得镁合金的应用受到了很大的限制。表面处理技术在保持镁合金原有优良特性的同时能够有效地提高其耐蚀性能，且大部分表面处理技术工艺成熟、成本低廉，是改善镁合金耐蚀性能的有效手段。常用的镁合金表面处理技术有电镀、化学镀、化学氧化、等离

2、子电解氧化等。二、镁合金表面处理技术2.1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(如图1所示)，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Mg+形成MgF沉淀，吸附在镁合金基体表面可以防止基体过度腐蚀)。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，

3、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。2.2等离子微弧氧化技术微弧氧化技术是近年来在铝合金阳极氧化处理技术基础上发展起来的一项新型表面处理技术。一般认为微弧氧化过程分为4个阶段，一是表面生成氧化膜(二是氧化膜被击穿，并发生等离子微弧放电现象(三是氧化进一步向深层次渗透(四是氧化、熔融、熔固平稳阶段。在微弧氧化过程

4、中，当电压增大到某一值时，镁合金表面微孔中产生火花放电，使表面温度达2000?以上，利用这种微弧区瞬间高温的烧结作用直接在镁、铝、钛等金属表面原位生成陶瓷膜，这种膜的显微硬度可高达2500；3000HV。镁合金微弧氧化膜分为表面疏松层和次表面致密层2层结构，致密层是膜的主体，由立方结构的MgO组成(表面疏松层由MgO和MgAlO尖晶石相混合体组成。镁合金微弧氧化时，微弧区瞬间的局部高温高压大大促进了孔壁附近膜里氧和镁离子问的相互扩散，另一方面放电通道也直接向膜内输送氧，形成一定厚度的疏松层后，向基体内部渗透氧化占据了主

5、导地位，氧离子向内部扩散是主要方向，氧化膜向内生长速度决定了总膜厚的生长速度，镁合金微弧氧化厚度可达100um。微弧氧化膜具有阳极氧化膜的性能，又兼有陶瓷喷涂层的优点，突破了传统的阳极氧化技术。陶瓷膜结构致密、陶瓷膜与基体结合牢固，具有良好的耐磨性、耐蚀性、耐高温和电绝缘性能，摩擦因数小、导热性低，特别适用于处于高速运动，且对耐磨性、耐蚀性等要求高的零部件的表面处理，是一种具有发展潜力的镁合金表面处理技术。镁合金微弧氧化过程中连续而强烈的辉光放电阶段众多气泡来不及溢出、烧结态的膜层独特的结构以及热应力的存在，使氧化膜中

6、含有大量的微孔、裂纹等缺陷。而这些微孔和裂纹的存在，一方面增加了材料暴露在空气或电解质中的有效面积，另一方面加速了孔隙和裂纹的延伸，这都直接影响到涂层的耐蚀性能。三、激光表面处理激光表面处理技术通过高能激光在材料表面作用，形成一定厚度的处理层，改变处理层内的化学成分、相结构及力学性能、物理性能，以提高材料表面的耐磨、耐蚀、耐疲劳等性能。镁合金的激光表面处理方法主要有激光表面重熔、激光表面合金化、激光熔覆。利用激光束对镁合金表面的辐射处理，使表面在高能光束作用下熔化后再凝固。处理过的合金显微硬度在由表向里的前30um硬度

7、是比较低的，随着深度的增加，硬度上升，耐蚀性也有所提高。3.1镁合金表面激光重熔镁合金激光表面重熔用较高能量密度的激光束照射金属表面，使一定厚度的表层瞬间熔化，然后依靠处于低温的基体自身的冷却，将熔池急冷从而达到表面强化。这种处理可以使镁合金表面组织发生较大变化，包括晶粒细化、显微偏析减少、有非平衡相生成等，这些都可以引起表面强化。3.2镁合金表面激光合金化镁合金激光表面合金化是利用高能激光束将镁合金表面快速加热，从而将预置在其上的合金粉末及表层的基底材料熔化为液态，膜层或表面在熔池中液态混合后发生快速凝固，从而在表面

8、形成一层具有期望性能的合金薄层，以提高基体性能。处理时应缓慢重熔，以利于合金元素的熔解(固化要快速，这样表面就能形成致密、均匀的组织结构，使其硬度升高，耐蚀性增强。镁合金激光表面合金化一般用铝、锌、铜、硅等元素，此种处理可使表面合金层的合金元素含量在15？一75？，合金的抗磨损性、耐蚀性增强。3.3镁合金表面激光熔覆激光熔覆是把具