鎂合金表面處理國(guó)內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀

1、表面工程技術(shù) 鎂合金表面處理國(guó)內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀Magnesium alloy surface treatment of domestic and foreignresearch and application status學(xué)院名稱： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 復(fù)合材料1101 學(xué)生姓名： 曹成成 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 張松立 2014 年 6 月摘要： 介紹了國(guó)內(nèi)外鎂合金表面處理的最新研究進(jìn)展， 其中包括化學(xué)轉(zhuǎn)化、自組裝單分子膜、陽(yáng)極氧化、電鍍與化學(xué)鍍、液相沉積與溶膠凝膠涂層、氣相沉積、噴涂、激光熔覆合金技術(shù)等， 并對(duì)鎂合金表面處理的發(fā)展趨勢(shì)作了展望。關(guān)鍵詞： 鎂合金 表面處理 涂層引言

2、鎂是金屬結(jié)構(gòu)材料中最輕的一種# 純鎂的力學(xué)性能很差。但鎂合金因體積質(zhì)量小、比強(qiáng)度高、加工性能好、電磁屏蔽性好、 具有良好的減振及導(dǎo)電、 導(dǎo)熱性能而備受關(guān)注。鎂合金從早期被用于航天航空工業(yè)到目前在汽車材料、 光學(xué)儀器、電子電信、 軍工工業(yè)等方面的應(yīng)用有了很大發(fā)展。但是鎂的化學(xué)穩(wěn)定性低、電極電位很負(fù)、鎂合金的耐磨性、 硬度及耐高溫性能也較差。在某種程度上又制約了鎂合金材料的廣泛應(yīng)用， 因此，如何提高鎂合金的強(qiáng)度、 硬度、 耐磨、 耐熱及耐腐蝕等綜合性能，進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻鎻?qiáng)化，已成為當(dāng)今材料發(fā)展的重要課題。鎂合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料之一， 密度僅為1.3g/cm3 1.9 g/cm3，約為Al 的2/

3、3，F(xiàn)e 的1/4。鎂合金具有比強(qiáng)度高，比剛度高，減震性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性好、電磁屏蔽性和尺寸穩(wěn)定性好，易回收等優(yōu)點(diǎn)。以質(zhì)輕和綜合性能優(yōu)良而被稱為21 世紀(jì)最有發(fā)展?jié)摿Φ木G色材料，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、電子通訊等各個(gè)領(lǐng)域。但是鎂合金的化學(xué)和電化學(xué)活性較高，嚴(yán)重制約了鎂合金的應(yīng)用，采用適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚砟軌蛱岣哝V合金的耐蝕性。一、微弧氧化處理微弧氧化技術(shù)又稱微等離子體氧化或陽(yáng)極火花沉積, 實(shí)質(zhì)上是一種高壓的陽(yáng)極氧化, 是一種新型的金屬表面處理技術(shù)。該工藝是在適當(dāng)?shù)拿}沖電參數(shù)和電解液條件下, 使陽(yáng)極表面產(chǎn)生微區(qū)等離子弧光放電現(xiàn)象, 陽(yáng)極上原有的氧化物瞬間熔化, 同時(shí)又受電解液冷卻作用, 進(jìn)而在金

4、屬表面原位生長(zhǎng)出陶瓷質(zhì)氧化膜的過(guò)程。與普通陽(yáng)極氧化膜相比, 這種膜的空隙率大大降低, 從而使耐蝕性和耐磨性有了較大提高。目前, 微弧氧化技術(shù)主要應(yīng)用于Al、Mg、Ti 等有色金屬或其合金的表面處理中。鎂合金微弧氧化技術(shù)所形成的氧化膜主要由MgO 和MgAl2 O4 尖晶石相組成, 總膜厚可達(dá)100 Lm以上, 具有明顯的三層結(jié)構(gòu): 外部的疏松層、中間的致密層和內(nèi)部的結(jié)合層。致密層最終占總膜厚的90% , 與基體形成微區(qū)冶金結(jié)合。疏松層中存在許多孔洞及其它缺陷, 其物理、化學(xué)特性與微弧氧化處理時(shí)電參量的選擇、電解液的配方以及樣品自身的特性有關(guān)。與普通的陽(yáng)極氧化膜相比, 微弧氧化膜的空隙小, 空隙

5、率低, 與基質(zhì)結(jié)合緊密, 且在耐蝕、耐磨性能等方面得到了很大的提高。微弧氧化技術(shù)生成的膜層綜合性能優(yōu)良, 與基體結(jié)合牢固, 且工藝簡(jiǎn)單, 對(duì)環(huán)境污染小, 目前對(duì)其生長(zhǎng)規(guī)律、生長(zhǎng)機(jī)理和影響因素等已經(jīng)有了較為深入的研究, 在工業(yè)上得到了一定的應(yīng)用, 是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ逆V合金表面處理技術(shù)。二、化學(xué)轉(zhuǎn)化化學(xué)轉(zhuǎn)化是在化學(xué)處理液中在金屬表面形成氧化物或金屬化合物鈍化膜。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(jìn)一步涂裝。鎂合金化學(xué)轉(zhuǎn)化的研究較多，最成熟的是鉻酸鹽轉(zhuǎn)化，但是Cr6+ 有毒，危害人體健康且污染環(huán)境。近年來(lái)開(kāi)發(fā)了一系列新型的對(duì)環(huán)境和健康無(wú)害的轉(zhuǎn)化工藝，這些轉(zhuǎn)化

6、工藝大體上又可以劃分為兩類：有機(jī)化合物溶液和無(wú)機(jī)鹽溶液轉(zhuǎn)化處理。前者包括植酸轉(zhuǎn)化 1，2 、硅烷衍生物轉(zhuǎn)化3 、酸鹽轉(zhuǎn)化 4 等，后者包括磷化 57 、錫酸鹽轉(zhuǎn)化8氟化物轉(zhuǎn)化 9，10 、磷酸鹽高錳酸鹽轉(zhuǎn)化 1113 、稀土轉(zhuǎn)化膜 1416 和磷酸碳酸錳硝酸錳 17 轉(zhuǎn)化等。2.1 植酸轉(zhuǎn)化植酸（ C6H18O24P6）處理植酸轉(zhuǎn)化植酸是一種少見(jiàn)的金屬多齒螯合劑，具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，是一種全新的無(wú)毒環(huán)保型金屬表面處理劑。植酸在金屬表面發(fā)生化學(xué)吸附，形成一層致密的單分子有機(jī)保護(hù)膜，膜層能有效阻止侵蝕性陰離子等進(jìn)入金屬表面，抑制金屬的腐蝕。目前植酸轉(zhuǎn)化在鎂合金上的研究還比較少，只有國(guó)內(nèi)少數(shù)學(xué)者初步進(jìn)行

7、了研究。鄭潤(rùn)芬等 1 對(duì)AZ91D 鎂合金植酸轉(zhuǎn)化膜的組成以及耐蝕性進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，膜層主要成分為植酸的鎂鹽和鋁鹽，膜層具有纖維網(wǎng)狀裂紋結(jié)構(gòu)，與基體結(jié)合牢固，耐蝕性有明顯提高，腐蝕電位比鉻酸鹽轉(zhuǎn)化高0.4 V，腐蝕電流密度較鉻酸鹽轉(zhuǎn)化小5 個(gè)數(shù)量級(jí)。Liu 等 2 也使用植酸轉(zhuǎn)化液在鎂合金上生成了保護(hù)膜， 膜層的耐蝕性與鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜相當(dāng)。植酸轉(zhuǎn)化形成的單分子有機(jī)膜層和有機(jī)涂料具有相近的化學(xué)性質(zhì)，與有機(jī)涂料的粘結(jié)性增強(qiáng)，能進(jìn)一步提高鎂合金的耐蝕性。2. 2 磷化鎂合金的磷化處理磷化鎂合金的磷化處理研究開(kāi)展得較早，形成的磷化膜為微孔結(jié)構(gòu)，與基體結(jié)合牢固，具有良好的吸附性，可以作為鎂合金涂裝前

8、的底層。Kouisni 等 5，6研制了一種鎂合金的磷化工藝，磷化液主要由Na2HPO4、H3PO4、Zn(NO3)2 等組成，形成的磷化膜主要由Zn3(PO4)2·4H2O 組成。對(duì)磷化膜的形成機(jī)制和磷化液各成分的影響以及該磷化膜在硼酸緩沖溶液中的腐蝕行為進(jìn)行探討，研究表明，磷化后自腐蝕電位增加約700 mV，耐腐蝕力達(dá)15 h，其耐蝕性還望進(jìn)一步提高。Li 等 7 利用磷化液中添加鉬酸鈉和腐蝕抑制劑的方法在AZ91D 鎂合金上制備了均勻細(xì)致、結(jié)合牢固的鋅系復(fù)合磷化膜，磷化膜主要由Zn3(PO4)2·4H2O 和單質(zhì)Zn 粒組成。研究表明， 在磷化液中加入鉬酸鈉可使磷化膜

9、組織更加細(xì)致，提高了基體與有機(jī)涂層的結(jié)合力及其防腐蝕能力，自腐蝕電位增加約500 mV。其它的無(wú)鉻轉(zhuǎn)化處理也都提高了鎂合金的耐蝕性。其中磷酸鹽高錳酸鹽轉(zhuǎn)化膜耐蝕性與鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜相當(dāng)，可以取代鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜，磷酸碳酸錳硝酸錳轉(zhuǎn)化得到的復(fù)合膜層結(jié)合力好、均勻連續(xù)，耐蝕性比鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜好。三、自組裝單分子膜自組裝單分子膜（ SAMs） 是將金屬或金屬氧化物浸入含活性分子的稀溶液中，通過(guò)化學(xué)鍵吸附在基片上形成取向規(guī)整、排列緊密的有序單分子膜，制備方法簡(jiǎn)單且具有很高的穩(wěn)定性。目前已經(jīng)在Fe、Cu、Al 等金屬上成功地制備出了自組裝單分子膜，由于Mg 極易氧化，因而在Mg 及其合金上制備自組裝膜比較困難，但

10、國(guó)內(nèi)仍有學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了嘗試性研究。雍止一等18 首次采用油酸咪唑啉水溶液在AZ91D 鎂合金表面制備了以-NH- 為頭基、-CH3為尾基的定向排立的單分子層；研究了該組裝膜對(duì)鎂合金的緩蝕作用，并通過(guò)接觸角、FT- IR、EIS 和線性極化等方法對(duì)自組裝膜的形成過(guò)程和保護(hù)效率進(jìn)行了研究； 最佳工藝條件下保護(hù)效率（PE）值高達(dá)98.1%。Liu 等19 使用羧酸鹽的乙醇溶液在AZ91D 鎂合金制備了定向排立的致密自組裝單分子膜，PE 值高達(dá)98.5%。研究表明，烷基鏈越長(zhǎng)，組裝時(shí)間越長(zhǎng)，自組裝膜耐蝕性越好。四、陽(yáng)極氧化陽(yáng)極氧化是在金屬表面通過(guò)電化學(xué)氧化形成一層厚且相對(duì)穩(wěn)定的氧化物膜層，Mg 的陽(yáng)極

11、氧化膜層比化學(xué)轉(zhuǎn)化膜厚，強(qiáng)度大、硬度高、耐蝕性好。鎂合金陽(yáng)極氧化膜具有雙層結(jié)構(gòu)：薄的致密內(nèi)層和厚的多孔外層，外膜層的孔并沒(méi)有穿透內(nèi)膜層，外層的孔隙經(jīng)涂漆、染色、封孔或鈍化處理后，耐蝕性進(jìn)一步提高。4.1 普通陽(yáng)極氧化鎂合金陽(yáng)極氧化的典型工藝是美國(guó)Evangelides開(kāi)發(fā)的HAE 工藝和DOW 化學(xué)公司研制的DOW17 工藝 20 。早期的陽(yáng)極氧化處理是使用含Cr 的有毒化合物，目前發(fā)展了可溶性硅酸鹽、氫氧化物和偏鋁酸鹽的陽(yáng)極氧化工藝。在鎂合金陽(yáng)極氧化過(guò)程中，處理液的成分強(qiáng)烈影響陽(yáng)極氧化膜的結(jié)構(gòu)和組成，不同的氧化液可得到不同性能的陽(yáng)極氧化膜。曹發(fā)和等 21對(duì)不同氧化液得到的陽(yáng)極氧化膜的微觀結(jié)構(gòu)

12、及其耐蝕性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，認(rèn)為外加電壓和氧化液組成對(duì)氧化膜的微觀結(jié)構(gòu)及其性能有至關(guān)重要的影響； 在堿性溶液中，NaAlO2 和Na2SiO3的協(xié)同作用下，得到的氧化膜耐蝕性優(yōu)異，自腐蝕電流密度達(dá)1.87×10- 7 A/cm2，耐中性鹽霧腐蝕性能> 500 h（ 氧化膜未封孔） 。周玲伶等 22 研究了一種環(huán)保型陽(yáng)極工藝，所得膜層顯微硬度值高達(dá)558.4 HV，其耐蝕性也遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)含CrDOW17 工藝所制備的防護(hù)膜。4.2 等離子體氧化等離子氧化近些年來(lái)興起的一種表面處理技術(shù)，作為環(huán)境友好型處理技術(shù)最先用于提高鋁合金耐磨性和耐蝕性。它是利用高壓放電產(chǎn)生熱等離子體，利用等離子體區(qū)瞬

13、間高溫直接在金屬表面原位生長(zhǎng)陶瓷膜。等離子體氧化得到的膜層綜合性能優(yōu)良，與基體結(jié)合牢固，工藝簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境污染小，是鎂合金表面處理的一個(gè)重要發(fā)展方向。等離子體氧化分為2 種： 一種是在水溶液中發(fā)生等離子體化學(xué)作用；另一種是用氧等離子體取代水溶液。后者是一種更為先進(jìn)環(huán)保的工藝，并且等離子體氧化還可以與物理氣相沉積（ PVD） 聯(lián)合使用，獲得既耐磨又耐蝕的膜層 23，24 。Timoshenko 等 25采用在NaOH 和Na3PO4 電解液氧化鎂合金，膜層厚度60 m，孔隙率<15%，耐蝕性較好。國(guó)內(nèi)外學(xué)者 26，27 采用硅酸鹽或磷酸鹽電解液在鎂合金上生成等離子體氧化膜，前者膜層主要成分為

14、Mg2Al2O4 和MgO，后者膜層主要成分為Mg2SiO4 和MgO，并且在涂層與基體的接界處分別0.7 m1 m 和1 m2 m 的富F 區(qū)，電化學(xué)極化曲線顯示，二者都能顯著提高鎂合金的耐蝕性，而前者耐蝕效果更好。Zhang 等 28 采用自制的等離子體氧化裝置處理AZ91HP 鎂合金，所得膜層的耐蝕性達(dá)到9 級(jí)。五、電鍍與化學(xué)鍍鎂合金的電化學(xué)活性很高， 鍍液會(huì)對(duì)鎂合金基體造成腐蝕，并且Mg 與鍍液中的陽(yáng)離子發(fā)生置換，形成的鍍層疏松多孔、結(jié)合力差，所以必須對(duì)鎂合金進(jìn)行適當(dāng)?shù)那疤幚恚瑐鹘y(tǒng)的前處理包括浸鋅和直接化學(xué)鍍，生成保護(hù)膜后再進(jìn)行化學(xué)鍍或電鍍。目前有關(guān)鎂合金化學(xué)鍍鎳的研究很多 2931

15、，研究表明，合理的前處理工藝對(duì)整個(gè)化學(xué)鍍技術(shù)能否實(shí)施、鍍層質(zhì)量以及鍍層與基體間結(jié)合力等具有至關(guān)重要的作用。美國(guó)專利 32 將鎂合金放入CuSO4 溶液中，于超聲波中發(fā)生Mg 置換Cu 的反應(yīng)， 在鎂合金上生成一層致密的Cu膜， 之后通過(guò)化學(xué)鍍/ 電鍍/ 電刷鍍/ 粉末鍍或者它們的聯(lián)合使用，鍍上Ni/Ti/ Mn/ Al / Fe/ Co /Zr/Mo/Nb/W，內(nèi)層Cu膜對(duì)Mg 及其合金提供了陰極保護(hù)作用， 尤其當(dāng)表面膜破裂時(shí)，對(duì)鎂合金還能起到持續(xù)的保護(hù)作用。Gu 等 33 在AZ91D 鎂合金上直接化學(xué)鍍鎳后，通過(guò)直流電沉積Ni 納米鍍層，鍍層顆粒大小為40 nm 左右，結(jié)構(gòu)細(xì)致，孔隙率低，

16、鍍層表面致密，硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于基體。Ni 納米鍍層抗腐蝕性和強(qiáng)度均很高，有望促進(jìn)鎂合金的應(yīng)用。朱立群等 34 通過(guò)電沉積和低溫?zé)崽幚碓贏Z91D 鎂合金表面獲得復(fù)合膜層，在鍍上一層鋅后鍍錫，得到具有好的結(jié)合力的Zn- Sn 復(fù)合鍍層， 和均勻一致的表面， 然后進(jìn)行190±10 熱處理12 h，復(fù)合鍍層經(jīng)熱處理后，由于Sn 的擴(kuò)散，形成了3 層結(jié)構(gòu)：內(nèi)層致密，由Sn 和Mg2Sn 組成；中間層由Zn 和ZnO 組成；外層疏松，主要成分是Sn。研究表明，這種3 層結(jié)構(gòu)的鍍層比Zn- Sn 鍍層更好地提高了耐蝕性。由于鍍層比鎂合金基體具有較正的電位， 相對(duì)于鎂合金是陰極，易發(fā)生電偶腐蝕，要實(shí)現(xiàn)

17、鎂合金的腐蝕防護(hù)要求，主要取決于鍍層是否均勻、無(wú)孔并且要有一定厚度。納米復(fù)合鍍將會(huì)是鎂合金表面防護(hù)的一個(gè)嶄新方向。六、液相沉積與溶膠凝膠涂層通過(guò)液相沉積法（ LPD） 和溶膠凝膠方法在鎂合金表面得到無(wú)機(jī)、有機(jī)以及無(wú)機(jī)- 有機(jī)雜化膜層的研究還處于嘗試階段， 一些研究者通過(guò)這些方法獲得了納米氧化物膜層，是鎂合金表面處理的一個(gè)新方向。6.1 液相沉積（LPD） 液相沉積是從金屬氟化物中的水溶液中生成氧化物薄膜的方法，通過(guò)添加水、硼酸或金屬Al 使金屬氟化物緩慢水解成金屬氧化物沉積到基體表面。胡俊華等 35 用LPD 方法首次在AZ31 鎂合金表面制備了銳鈦礦型的TiO2 薄膜， 平均粒徑為100 n

18、m， 薄膜表面由150 nm200 nm 的顆粒構(gòu)成，薄膜的厚度約7 m。研究發(fā)現(xiàn)，較低的水解溫度和適當(dāng)短的沉積時(shí)間有利于提高薄膜的耐腐蝕性能。6.2 溶膠凝膠涂層近年來(lái)， 關(guān)于溶膠凝膠方法制備有機(jī)無(wú)機(jī)雜化材料以及無(wú)機(jī)復(fù)合材料的研究非?；钴S，溶膠凝膠涂層能夠提高金屬的耐蝕性，但是在鎂合金表面直接涂覆卻很難實(shí)現(xiàn)，原因是鎂合金與溶膠中的某些成分發(fā)生反應(yīng)， 導(dǎo)致結(jié)合性變差。提高膜層結(jié)合力的方法有3 種：有機(jī)無(wú)機(jī)雜化，無(wú)機(jī)復(fù)合薄膜，以及多層復(fù)合膜。Khramov 等 36 用含磷酸酯基團(tuán)的硅氧烷對(duì)硅溶膠進(jìn)行改性，在AZ31B 鎂合金上制得有機(jī)無(wú)機(jī)雜化膜，膜層中的成分能與鎂合金基體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成P-

19、 O-Mg 鍵，使膜層的結(jié)合力和耐蝕性都得到較大地提高。Phani 等 37 利用溶膠凝膠技術(shù)在鎂合金上制備了SiO2-Al2O3- CeO2 復(fù)合膜層， 納米復(fù)合物Al2O3- CeO2 彌散在SiO2基體中，分別經(jīng)180 、140 退火處理，硬度和彈性模量分別達(dá)4.5 GPa、98 GPa， 鹽霧耐蝕性試驗(yàn)達(dá)96 h。研究認(rèn)為，CeO2 提高了膜層的耐蝕性，Al2O3 提高了結(jié)合力和耐磨損性。將陽(yáng)極氧化與溶膠凝膠方法聯(lián)合使用， 利用陽(yáng)極氧化膜多孔的特點(diǎn)能大大提高溶膠凝膠膜層的結(jié)合力。Tan 等 38在AZ91D 鎂合金陽(yáng)極氧化后將制備的溶膠噴涂到合金表面，經(jīng)多次噴涂后膜層厚度可達(dá)57 m，

20、自腐蝕電位提高到- 0.8 V。七、氣相沉積7.1 物理氣相沉積（PVD） 物理氣相沉積是把固（液） 體鍍料通過(guò)高溫蒸發(fā)、濺射、電子束、等離子體、離子束、激光束、電弧等能量形式產(chǎn)生氣體原子、分子、離子（ 氣態(tài)，等離子態(tài)） 進(jìn)行輸運(yùn)，在固態(tài)表面上沉積凝聚和生成固態(tài)薄膜的過(guò)程。PVD 沉積速度較快、無(wú)污染，缺點(diǎn)是膜層的結(jié)合力和均勻性較差， 所以在沉積前后必須加以適當(dāng)?shù)奶幚?，Ti 離子注入是一種有效的表面改性方法 39 。根據(jù)不同的防護(hù)要求采用PVD 工藝在鎂合金表面沉積金屬氮化物膜研究的較多 4042 ，最初是為了滿足鎂合金的強(qiáng)度和耐磨性，目前重視作為防護(hù)性膜層的應(yīng)用。Wu 等 43 采用多靶磁控

21、濺射技術(shù)在AZ31 鎂合金上沉積陶瓷/ 金屬雙涂層， 制備的Al2O3/Al 膜層大大提高合金的耐蝕性，Al2O3/Ti 膜層提高了合金表面的機(jī)械性能。Hikmet 等 44 通過(guò)直流電磁濺射PVD 方法在AZ91 鎂合金上沉積了多層AlN 和AlN/TiN 膜，其中前者耐蝕性較好。7.2 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）。PECVD 是依靠冷等離子體中電子的動(dòng)能去激活氣相的化學(xué)反應(yīng)，具有沉積溫度低和沉積速率高等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于鎂合金。Voulgaris 等 45 采用射頻（ RF） PECVD 從四乙基原硅酸鹽（ TEOS） 中在鎂合金表面沉積SiOxCyHz 薄膜，膜層覆蓋率好、光滑

22、和耐蝕性有所提高。利用PECVD 制備類金剛石（DLC） 膜，可顯著提高鎂合金的硬度和耐磨性，有效降低摩擦系數(shù)，并能改善耐腐蝕性能 4648 。八、噴涂8.1 熱噴涂熱噴涂技術(shù)采用氣（ 液） 體燃料或電弧、等離子弧、激光等作熱源，將噴涂材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，高速氣流使其霧化，然后噴射沉積，從而形成附著牢固的涂層。近年來(lái)熱噴涂技術(shù)在鎂合金表面修飾中有較好的應(yīng)用前景，是一種較好的長(zhǎng)效保護(hù)方法，但是噴涂過(guò)程中會(huì)引起鎂基體的強(qiáng)烈氧化。Chiu 等 49 在AZ31 鎂合金表面電弧噴涂鋁，形成的Al涂層再經(jīng)熱處理和陽(yáng)極氧化又生成了一層Al2O3， 大大提高了耐蝕性。利用超音速火焰噴涂（ HVOF）

23、 技術(shù)在鎂合金上沉積致密的WC- 12Co 涂層 50 ，WC- Co 高的動(dòng)能會(huì)產(chǎn)生自粗糙效應(yīng)，跟基體有良好的結(jié)合力，但未經(jīng)密封處理的WC- Co 涂層不能對(duì)基體起到防護(hù)作用，反而會(huì)加速腐蝕，如果預(yù)先噴涂一層Al，雙涂層結(jié)構(gòu)就會(huì)大大提高鎂合金的耐蝕性。另外，在噴涂WC- Co 后再用有機(jī)涂料密封也是一種有效的防腐蝕方法。8.2冷噴涂冷噴技術(shù)冷噴涂冷噴技術(shù)近年來(lái)出現(xiàn)的新型噴涂工藝，它是利用電能把高壓氣流（ N2 或He 等保護(hù)性氣體） 加熱到一定的溫度，該氣流再經(jīng)拉瓦爾管加速產(chǎn)生超音速的束流，用該束流加速粉末粒子，以超音速撞擊到基體的表面，通過(guò)固體的塑性變形形成涂層。冷噴涂層是形變組織，經(jīng)特殊

24、條件下的處理后，可得到納米結(jié)構(gòu)的組織。對(duì)鎂合金表面進(jìn)行冷噴涂， 可以防止噴涂過(guò)程中鎂合金表面的氧化。國(guó)內(nèi)學(xué)者 51 首次研究了在AK63 鎂合金表面冷噴涂快凝Zn- Al 合金粉末，得到致密的涂層，噴涂層與基體結(jié)合界面無(wú)燒結(jié)、熔化現(xiàn)象，涂_層與鎂合金基體結(jié)合力強(qiáng)，并且大大提高了鎂合金的硬度。九、激光熔覆合金涂層國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者研究鎂合金激光熔覆材料和性能表明，激光熔覆可以細(xì)化鎂合金的表面組織，改變鎂合金的結(jié)構(gòu)，是提高鎂合金表面性能的有效方法，具有良好的前景。Yue 等 52 在純Mg 基體上激光熔覆1.5 mm 厚的Zr65Al7.5Ni10Cu17.5 無(wú)定形合金。研究表明，熔覆合金層顯微硬度

25、提高到HV550600， 熔覆層腐蝕電位比標(biāo)準(zhǔn)試樣電位高1120 mV。Gao 等 53 采用寬頻激光熔覆技術(shù)在AZ91HP 鎂合金表面制備了Al- Si 合金，熔覆層中含有Mg2Si，- Mg17Al12和Mg2Al3 金屬化合物和-Mg。研究發(fā)現(xiàn)，顯微硬度增加了340%，耐磨性提高了90%，并且由于晶粒細(xì)化和Mg 金屬互化物的重新分布，熔覆層耐腐蝕性能大大提高。結(jié)束語(yǔ)作為一種新型的結(jié)構(gòu)材料, 鎂合金將會(huì)獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用, 而其相應(yīng)的表面處理方法也將得到迅速發(fā)展。鎂合金的鉻化處理污染環(huán)境且生產(chǎn)中危害人體健康, 許多研究者正在尋求新的方法來(lái)代替現(xiàn)有的處理工藝, 磷化處理是鎂合金無(wú)鉻處理中較

26、有發(fā)展前途的方法, 有取代鉻化處理的趨勢(shì)。微弧氧化處理技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、材料適應(yīng)性寬等特點(diǎn), 所得膜層均勻、質(zhì)硬, 將是鎂合金陽(yáng)極氧化的一個(gè)發(fā)展方向。有機(jī)涂層可以起到長(zhǎng)期的保護(hù)作用, 但是涂層與基體的結(jié)合不太緊密, 這也是制約其發(fā)展的一個(gè)重要因素, 開(kāi)發(fā)新型的涂層材料和涂覆工藝是提高有機(jī)涂層使用性能的良好途徑。因此, 加強(qiáng)鎂合金表面處理技術(shù)的發(fā)展、深入研究保護(hù)膜形成的機(jī)理、進(jìn)一步改善表面防護(hù)膜的性能以提高鎂合金的耐蝕性, 對(duì)推進(jìn)鎂合金材料的應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)1鄭潤(rùn)芬，梁成浩，邵林. AZ91D 鎂合金植酸轉(zhuǎn)化膜組成與耐蝕性能研究J. 大連理工大學(xué)學(xué)報(bào)， 2006，

27、46（1）: 16-19）2 Liu J R， Guo Y N， Huang W D. Study on the corrosion resistance of phytic acid conversion coating for magnesium alloys J. Surf.Coat.Technol.， 2006， 201（3-4）: 1536-15413 Zucchi F， Grassi V， Frignanit A， et al. Influence of a silanetreatment on the corrosion resistance of a WE43 magnesiu

28、m alloyJ. Surf. Coat. Technol.， 2006， 200 （12- 13）: 4136-41434 Liu Y L， Yu Z F， Zhou S X， et al. Self-assembled monolayers on magnesium alloy surfaces from carboxylate ions J. Appl. Surf.Sci.， 2006， 252（10）: 3818-38275 Kouisni L， Azzi M， Zertoubi M， et al. Phosphate coatings onmagnesium alloy AM60 p

29、art 1: study of the formation and thegrowth of zinc phosphate films J. Surf. Coat. Technol.， 2004，185（1）: 58-676 Kouisni L， Azzi M， Dalard F， et al. Phosphate coatings on magnesium alloy AM60 Part 2: electrochemical behaviour in borate buffer solution J. Surf. Coat. Technol.， 2005， 192（2- 3）7 Li G Y

30、， Lian J S， Niu L Y， et al. Growth of zinc phosphate coatings on AZ91D magnesium alloy J. Surf. Coat. Technol.， 2006，201（3-4）: 1814-18208 Anicai L， Masi R， Santamaria M， et al. Aphotoelectrochemicalinvestigation of conversion coatings on Mg substrates J. Corros.Sci.， 2005， 47（12）: 2883-29009 Versier

31、 S， vander Laak N， Dalard F， et al. An electrochemicaland SEM study of the mechanism of formation， morphology， andcomposition of titanium or zirconium fluoride-based coatings J.Surf. Coat. Technol.，2006，200（9）: 2955-296410 Briles. Corrosion resistant chromate-free conversion coating formagnesium all

32、oyP. U.S.Pat.，6887320， 200511 Zhao M， Wu S S， Luo J R， et al. A chromium-free conversioncoating of magnesium alloy by a phosphate-permanganate solutionJ. Surf. Coat. Technol.， 2006， 200 （18-19）: 5407-541212 Kwo Z C， Teng S S. Conversion-coating treatment for magnesiumalloys by a permanganate- phosph

33、ate solution J. Mater. Chem.Phys.， 2003， 80（1）: 191-20013 Umehara H， Takaya M， Terauchi S. Chrome-free surface treatmentsfor magnesium alloy J. Surf. Coat. Technol.， 2003， 169-170: 666-66914 Katya B， Manuele D， Irene C， et al. Effect of HCl pre-treatment on corrosion resistance of cerium -based conv

34、ersion coatings on magnesium and magnesium alloys J. Corros. Sci.， 2005， 47（4）:989-100015 Amy L R， Garmel B B. Corrosion protection afforded by rare earth conversion coatings applied to magnesium J. Corros. Sci.，2000， 42（2）: 275-28816 Manuele D， Katya B， Enrico N， et al. Cerium-based chemicalconvers

35、ion coating on AZ63 magnesium alloy J. Surf. Coat.Technol.， 2003， 172（2-3）: 227-23217 Zhao M， Wu S S， An P， et al. Microstructure and corrosion resistance of a chromium-free multi -elements complex coating onAZ91D magnesium alloyJ. Mater. Chem. Phys.， 2006， 99（1）:54-6018雍止一， 劉婭莉， 李智. 咪唑啉自組裝單分子膜在鎂合金A

36、Z91D 表面的防腐蝕研究J. 腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，2006，18（2）: 79-8219 Liu Y L， Yu Z F， Zhou S X， et al. Self-assembled monolayerson magnesium alloy surfaces from carboxylate ions J. Appl. Surf.Sci.， 2006， 252（10）: 3818-382720 Gray J E， Luan B. Protective coatings on magnesium and its alloys-a critical review J. J. Alloys.

37、Comp.， 2002， 336 （1-2）：88-11321曹發(fā)和， 張昭, 施炎炎等. 鎂合金陽(yáng)極氧化膜的微觀結(jié)構(gòu)與耐蝕性能研究J. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（ 工學(xué)版），2006，40（4）: 629-63322 Zhou L L， Yi D Q， Deng S H， et al. A new environment-friendly anodizing process for magnesium alloys J. J. Chin. Soc. Corros.Prot.， 2006，26（3）: 176-179周玲伶， 易丹青， 鄧姝皓等. 鎂合金環(huán)保型陽(yáng)極氧化工藝研究J. 中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)，20

38、06，26（3）：176-179）23 Hoche H， Scheerer H， Probst D， et al. Development of a plasma surface treatment for magnesium alloys to ensure sufficient wearand corrosion resistance J. Surf. Coat. Technol.， 2003， 174-175: 1018-102324 Hoche H， Scheerer H， Probst D， et al. Plasma anodisation as an environmental

39、harmless method for the corrosion protection ofmagnesium alloys J. Surf. Coat. Technol.， 2003， 174 -175:1002-100725 Timoshenko A V， Magurova Y V. Investigation of plasma electrolytic oxidation processes of magnesium alloy MA2 -1 underpulse polarisation modes J. Surf. Coat. Technol.， 2005， 199（2-3）:

40、135-14026 Ma Y， Nie X， Northwood D O， et al. Corrosion and erosion properties of silicate and phosphate coatings on magnesium J. ThinSolid Films， 2004， 469-470: 472-47727 Cai Q Z， Wang L S， Wei B K， et al. Electrochemical performance of microarc oxidation films formed on AZ91D magnesiumalloy in sili

41、cate and phosphate electrolytes J. Surf. Coat. Technol.，2006， 200（12-13）: 3727-373328 Zhang R F， Shan D Y， Han E H， et al. Development of microarc oxidation process to improve corrosion resistance on AZ91HP magnesium alloyJ. Trans. Nonferrous. Met. Soc. China，2006， 16（2）: 685-68829 Rajan A， Zhou W.

42、Electroless nickel-plating on AZ91D magnesium alloy: effect of substrate microstructure and plating parametersJ. Surf.Coat.Technol.，2004，179（2-3）: 124- 13430 Liu Z M， Gao W. Electroless nickel plating on AZ91 Mg alloy substrate J. Surf. Coat. Technol. 2006， 200 （16-17）: 5087-509331 Zheng Z， Yu X Q，

43、Sun Y S， et al. Influence of pretreatment on the adhesion of electroless nickel plating on magnesium alloy J.J. Chin. Soc. Corros. Prot.， 2006，26（4）: 221-226（鄭臻，余新泉，孫揚(yáng)善等. 前處理對(duì)鎂合金化學(xué)鍍鎳結(jié)合力的影響J. 中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)，2006，26（4）： 221-226）32 Luan. Acousto -immersion coating and process for magnesium and its alloyP. U

44、.S.Pat.， 6669997， 200333 Gu C D， Lian J S， He J G， et al. High corrosion-resistance5期 楊黎暉等：鎂合金表面處理技術(shù)的研究進(jìn)展 319nanocrystalline Ni coating on AZ91D magnesium alloy J. Surf.Coat. Technol.， 2006， 200（18-19）: 5413-541834 Zhu L Q， Shan D D， Jin Y， et al. Thermal diffusion of Zn/Sncoating on magnesium alloy

45、 at low temperature J. Trans. Mater.Heat. Treat.， 2006， 27（2）: 108-113（朱立群， 山丹丹， 金燕等. 鎂合金表面Zn/Sn 疊層的低溫?zé)釘U(kuò)散研究J. 材料熱處理學(xué)報(bào)，2006， 27（2）: 108-113）35 Hun J H， Guan S K， Ren C X， et al. Corrosion behavior of AZ31magnesium alloy with a TiO2 deposition film J. Corros. Sci. Prot.Technol.， 2006， 18（3）: 161-163（胡

46、俊華， 關(guān)紹康， 任晨星等.鎂合金負(fù)載TiO2薄膜的耐腐蝕性能研究J. 腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，2006， 18（3）: 161-163）36 Khramov A N， Balbyshev V N， Kasten L S， et al. Sol-gel coatings with phosphonate functionalities for surface modification of magnesium alloysJ. Thin Solid Films， 2006， 514（1-2）: 174-18137 Phani A R， Gammel F J， Hack T. Structural，

47、 mechanical andcorrosion resistance properties of Al2O3 -CeO2 nanocomposites insilica matrix on Mg alloys by a sol-gel dip coating technique J.Surf. Coat. Technol.， 2006， 201（6）: 3299-330638 Tan A K， Soutar A M， Annergren I F. Multilayer sol-gel coating for corrosion protection of magnesium J. Surf. Coat. Technol.，2005， 198（1-3）: 478-48239 Zeng X Q， Wu G S， Yao S S. Formation by reactive magnetronsputtering of TiN coating on Ti-implanted magnesium alloy J.Mater.Lett.， 2006， 60（17-18）: 2252-225540 Frank H， Renate W， Jana S. Characteristics of