镁合金的表面处理
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镁合金表面处理技术与性能分析第一章:引言镁合金因其轻质、高强度、良好的耐腐蚀性和良好的可塑性而被广泛应用于汽车、航空航天、电子设备等领域。
然而,镁合金在表面处理方面仍存在一些挑战,例如热稳定性和耐氧化性较差,易发生腐蚀等问题。
因此,寻找更有效的镁合金表面处理技术变得至关重要。
第二章:镁合金表面处理技术2.1 电化学处理在电解液中,通过电解方法对金属进行阳极处理,并在其表面上形成一层氧化膜,该方法可以在多种材料上迅速形成具有良好抗腐蚀性的涂层,并且可以通过调整电流密度和时间来改变氧化膜的厚度和颜色。
2.2 化学处理化学处理可通过浸泡或刷涂等方法使镁合金表面发生离子交换或化学反应来形成一种保护性膜。
例如,使用含有多种有机和无机酸的溶液对镁进行浸泡,可以形成一层质地坚硬的氧化铝膜。
2.3 物理处理物理方法包括喷砂、喷丸和激光熔射等。
通常,这些方法会在表面形成一层粗糙的纹理,以增加镁与空气或其他介质之间的接触面积和摩擦力。
第三章:表面处理后的镁合金性能分析3.1 腐蚀性能镁在空气中易形成氧化层,在湿润环境下还容易形成水合层导致易腐蚀。
针对这一问题,通过表面处理后形成的化学膜可以防止氧化层和水合层的形成,提高了镁合金的抗腐蚀能力。
3.2 力学性能表面处理对镁合金的力学性能影响较小,但是通过物理处理方法,可以显著降低镁合金表面的粗糙度,提高其表面质量和结构强度,从而改善其力学性能。
3.3 热稳定性要使镁合金在高温下稳定,需要通过表面处理形成一层高温氧化层。
常用的高温氧化方法包括热氧化和熔盐氧化。
这些方法可以在镁合金表面形成一层密封的氧化层,有效防止氧化和腐蚀。
第四章:未来展望镁合金作为一种重要的轻金属材料,其应用前景非常广阔。
未来,在表面处理技术方面,我们可以进一步开发和完善表面处理材料和新技术,并将其与其他表面处理方法相结合,使其性能得到进一步提高,并满足更广泛的工业和消费领域对高性能镁合金的需求。
第五章:结论镁合金表面处理技术不断创新和完善,可以提高其腐蚀性能、力学性能和热稳定性,有利于其在工业和消费领域的广泛应用。
镁合金表面处理方法的优化和改进镁合金是一种具有轻质、高强度、高比刚度和较高的热导率等优点的金属材料。
它广泛应用于航空、汽车、电子、医疗和军工等领域。
然而,镁合金在实际应用中,由于其表面容易氧化、腐蚀和磨损等问题,其应用范围受到一定的限制。
因此,为了提高镁合金的表面性能,人们研究并发展了各种表面处理方法。
本文将对镁合金表面处理方法的优化和改进进行探讨。
一、化学处理方法化学处理是目前使用最广泛的一种表面处理方法。
其中,单位面积处理成本低、处理厚度易控制、成型成本低、处理速度快等特点使其在实际生产中得到广泛应用。
1.1 酸蚀处理酸蚀处理是指将镁合金表面暴露在稀酸性溶液中,以形成一层具有一定厚度、均匀、致密并表面平整的氧化膜。
氧化膜的厚度和性质取决于酸性溶液的成分、浸泡时间和处理温度等因素。
酸蚀处理可以提高镁合金表面的耐腐蚀性和耐磨性,并可以提高其表面美观度。
然而,酸蚀处理也存在一些缺点。
首先,如果酸性溶液中的浓度、处理温度、时间等因素不恰当,会导致镁合金表面粗糙、不规则、氧化膜薄和不致密等缺陷。
其次,氧化膜虽然可以保护镁合金表面免于腐蚀和磨损,但其本身也具有一定的脆性,易于剥离和破裂。
为了克服这些缺点,人们进行了一系列的研究。
例如,可以通过改变酸性溶液的成分、添加复合添加剂、控制温度等因素来改善氧化膜的性质。
此外,还可以将酸蚀处理与其他表面处理方法结合起来使用,以提高表面成品质量。
1.2 电解沉积处理电解沉积处理是利用电化学原理,在特定条件下,将金属离子沉积在镁合金表面上的一种表面处理方法。
该方法可以形成高质量的金属涂层,具有厚度均匀、致密、耐腐蚀和较高的硬度等优点。
电解沉积处理可以用于制备镀铬、镀镍、镀锌、镀铜等多种涂层。
尽管电解沉积处理具有许多优点,但其存在一些缺点。
首先,处理过程的费用较高,因为需要使用大量的电能和金属离子等。
其次,在实际生产中,如果沉积条件不当,容易造成涂层的不均匀、太薄或太厚等缺陷。
镁合金表面处理方法
常见的镁合金表面处理方法包括:
1. 阳极氧化:将镁合金制品作为阳极,经过电解处理,在硫酸、硝酸、磷酸等溶液中形成氧化膜,并以阳极氧化的方法进行膜层增长,以提高镁合金的耐蚀性、硬度和耐磨性。
2. 电化学抛光:将镁合金制品浸泡在含有工业碱的电解液中,通过电解反应溶解表面的氧化层和锈层,使表面变得光滑且均匀。
3. 化学镀:利用化学溶液中的金属基质离子,在镁合金表面上化学还原析出金属膜层,以增加镁合金的表面性能。
4. 电镀:通过电解将金属阳离子沉积在镁合金表面,形成金属膜层,包括镍、铬、铜等。
5. 喷涂涂层:将陶瓷、聚合物等高强度材料喷涂在镁合金表面,以提高其表面硬度、磨损性和耐腐蚀性。
6. 增强改性:通过加工、热处理和强化合金等方式,改善镁合金的力学性能和耐蚀性。
这些处理方法可以根据镁合金的具体用途和要求来选择和应用,以提高镁合金的性能和延长使用寿命。
镁合金表面处理技术及其耐蚀性能研究镁合金是一种重量轻、高强度的金属材料,因此在各个领域中得到了广泛应用。
然而,由于其在大气环境中容易受到腐蚀,使得其耐用性和可靠性受到一定的影响。
为了提高镁合金的耐蚀性能,各种表面处理技术被广泛研究和应用。
下面将从常见的几种表面处理技术入手,介绍它们对镁合金耐蚀性能的影响。
一、阳极氧化阳极氧化是一种常见的表面处理技术,通过在金属表面形成一层氧化膜以提高其表面性能。
在镁合金表面上,氧化膜可以增加金属表面的硬度和耐磨性,同时也可以提高其防腐蚀性能。
然而,由于氧化膜是一种多孔材料,且氧化膜的密度和厚度也会影响其性能。
因此,氧化膜的质量和厚度需要得到控制,才能够发挥出其最佳的防腐蚀性能。
二、化学转化处理化学转化处理是利用化学反应在镁合金表面产生一种保护膜的技术。
常见的方法包括磷化、钝化和转化膜等。
这些保护膜具有良好的耐蚀性能,可以更好地保护镁合金表面不受到腐蚀的影响。
三、喷涂处理喷涂处理是将一种防腐涂料喷涂在镁合金表面上,以形成一种保护膜的技术。
这种方法具有一些优点,如简单和易于实现,同时也可以在较短的时间内形成保护层,有效提高镁合金表面的耐蚀性。
然而,由于镁合金表面的特殊性质,这些表面处理技术仍需要加以改进和优化。
例如,喷涂处理中的涂料选择需要注意其与镁合金表面的相容性,使得涂层可以牢固地附着在表面并保持长时间的防腐蚀性能。
同时,氧化膜的质量和厚度也需要加以监控和控制,才能够在镁合金的使用过程中发挥最好的防腐蚀性能。
总而言之,表面处理技术是提高镁合金表面耐蚀性能的主要手段之一。
通过选择适当的表面处理技术,可以有效减少镁合金的腐蚀损失,延长材料使用寿命,并且在各个领域中得到更加广泛的应用。
随着技术的不断发展和优化,相信未来会有更多更好的表面处理技术出现,推动镁合金材料的更进一步发展。
镁合金表面处理技术现状
镁合金作为一种轻量化材料,具有优异的物理和化学性质,被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
然而,镁合金在应用过程中存在着易氧化、耐磨性差、腐蚀性强等问题,需要进行表面处理以提高其性能。
目前,镁合金表面处理技术主要包括化学处理、电化学处理和物理处理等方法。
1. 化学处理:常见的化学处理方法包括酸洗、碱洗、酸碱中和、酸洗除油和镀硬铬等。
酸洗可以去除镁合金表面的氧化层和杂质,提高镁合金的表面质量和附着力;碱洗可以去除表面的油污和有机物;酸碱中和可以中和残留的酸碱溶液;酸洗除油可以去除镁合金表面的油脂和污染物;镀硬铬可以提高镁合金的硬度和耐腐蚀性。
2. 电化学处理:电化学处理主要包括阳极氧化和电沉积等方法。
阳极氧化可以形成一层致密的氧化膜,提高镁合金的抗氧化、耐蚀和耐磨性能;电沉积可以通过电解沉积金属或合金在镁合金表面,改善表面的硬度、耐磨性和耐蚀性。
3. 物理处理:物理处理主要包括机械研磨、喷砂、阳极砂化等方法。
机械研磨可以去除镁合金表面的氧化层和粗糙度,提高表面质量;喷砂可以通过高速喷射硬度较高的粒子,去除表面的氧化层和杂质;阳极砂化可以通过在阳离子溶液中进行磨料刷砂,提高表面的粗糙度和附着力。
综上所述,镁合金表面处理技术涵盖了化学处理、电化学处理和物理处理等多种方法,不同的处理方法可以根据具体需求选择,以提高镁合金的性能和使用寿命。
镁合金的表面处理技术及其在材料工程中的应用引言镁合金是一种重要的结构材料,在各个领域都有着广泛的应用前景。
然而,由于其易氧化、易腐蚀等特点,镁合金的表面处理成为了解决其应用限制的重要环节。
本文将探讨一些常用的镁合金表面处理技术,并讨论其在材料工程中的应用。
表面处理技术一:阳极氧化阳极氧化是一种常见的表面处理技术,可以形成致密的氧化膜,提高镁合金的抗腐蚀性能和耐磨性能。
该技术主要是将镁合金作为阳极,在硫酸、硝酸等电解液中进行电解,使得表面形成一层氧化膜。
经过阳极氧化处理的镁合金表面具有较好的耐腐蚀性和附着力,可以延长其使用寿命。
表面处理技术二:化学镀化学镀是一种通过化学反应,在镀液中形成金属对镁合金表面进行覆盖的方法。
常见的化学镀方法有镀镍、镀铬等。
这种表面处理技术可以提高镁合金的耐腐蚀性和耐磨性,同时还可以改善其外观。
表面处理技术三:喷涂涂层喷涂涂层技术是一种将具有一定特性的材料涂覆在镁合金表面的方法。
这种技术可以改善镁合金的表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能。
常见的喷涂涂层材料有陶瓷涂层、金属涂层等。
通过选择合适的喷涂涂层材料,可以满足不同工程的需求。
表面处理技术四:溅射溅射是一种利用高能离子束轰击镁合金表面,使其表面溅射出材料形成涂层的技术。
溅射涂层具有优异的耐腐蚀性、耐磨性和抗疲劳性能,可以有效地提高镁合金的使用寿命。
此外,溅射还能够改变镁合金的表面电子结构,从而改善其光学性能。
应用一:航空航天领域镁合金在航空航天领域有着广泛的应用。
通过表面处理技术,可以提高镁合金的耐腐蚀性,增加其在腐蚀环境下的使用寿命。
此外,表面处理技术还可以改善镁合金的表面硬度和耐磨性,提高其在高速飞行中的应力承载能力。
应用二:汽车工业领域镁合金在汽车工业中也有着重要的应用前景。
通过表面处理技术,可以提高镁合金的整体性能,如抗腐蚀性、耐磨性等,在汽车零部件的制造中起到了至关重要的作用。
特别是在电动汽车领域,镁合金的轻质化特点使得其成为理想的材料选择。
镁合金发黑表面处理镁合金发黑表面处理是一种常见的表面改性技术,可以赋予镁合金良好的耐腐蚀性和装饰性。
镁合金作为一种轻质高强度材料,在航空航天、汽车制造等领域有着广泛的应用。
然而,镁合金表面易受到氧化、腐蚀等影响,限制了其进一步的应用。
因此,对镁合金表面进行发黑处理,不仅可以提高其耐腐蚀性能,还可以增加其美观度和装饰性。
镁合金发黑表面处理的方法有很多种,常用的有化学发黑和电化学发黑两种。
化学发黑是通过在镁合金表面形成一层致密的氧化膜,从而达到防止氧化和腐蚀的目的。
电化学发黑是利用电解液中的电流作用下,在镁合金表面生成氧化膜,并在其上形成黑色的化合物层。
化学发黑的方法相对简单,操作方便,成本低廉。
首先,将镁合金表面清洗干净,去除表面的油污和杂质。
然后,将镁合金浸泡在含有硝酸、硫酸等化学药品的溶液中,经过一定的时间后取出,清洗干净即可。
在该过程中,化学药品与镁合金表面的反应生成一层致密的氧化膜,使镁合金表面呈现黑色。
电化学发黑的方法相对复杂,需要借助电化学设备和电解液。
首先,将镁合金表面清洗干净,然后将其置于电解槽中,并在电解液中加入适量的添加剂,如硝酸、硫酸、氟化物等。
接下来,通过控制电解液中的电流密度和电解时间,使镁合金表面形成一层黑色的化合物层。
最后,将镁合金取出,清洗干净即可。
除了化学发黑和电化学发黑,还有其他的表面处理方法可以实现镁合金的发黑。
例如,通过热处理或喷涂等方式,在镁合金表面形成一层黑色的氧化膜或涂层。
这些方法都可以有效地改善镁合金的耐腐蚀性能,增加其美观度和装饰性。
总的来说,镁合金发黑表面处理是一项重要的技术,可以提高镁合金的耐腐蚀性能,增加其装饰性。
化学发黑和电化学发黑是常用的方法,具有操作简单、成本低廉的特点。
此外,还有其他的表面处理方法可以实现镁合金的发黑。
随着科技的不断进步,镁合金发黑表面处理技术也在不断创新,为镁合金的应用提供了更多的选择。
镁合金压铸件的表面处理技术镁合金压铸件的表面一般需要依次进行预处理(清理、脱脂、酸洗等)、镀膜、涂装(喷漆、喷塑、镀金属等)等处理,通常所说的镁合金压铸件的表面处理指的是镀膜这道工艺,其主要作用是在压铸件表面形成与油漆、塑料或金属附着性能好的具有耐腐蚀性的保护膜层。
目前,在镁合金压铸领域中主要采用的是湿法表面处理方法,也就是,使用处理溶液进行的表面处理方法。
现有的表面处理技术不尽相同,我们根据成膜条件,将镁合金压铸件的表面处理技术归纳为化学成膜和阳极氧化成膜二大类,下面分别予以介绍。
1.化学成膜化学成膜技术主要是指镁合金压铸件通过在化学溶液中进行一定时间的接触、利用工件与化学处理液之间的化学反应在工件表面形成保护膜层的一类表面处理技术。
主要包括铬化、磷化、锌置换和化学腐蚀等处理技术。
1)铬化处理铬化处理就是工作在以铬酸或重铬酸盐等为主体的处理溶液中进行浸渍,使表面产生氧化镁、氧化铬或铬酸盐保护膜层的表面处理技术。
典型的处理规范如表1所示。
通常含铬离子处理液的成膜性较好,对工件的表面质量要求不高,对厚、薄工件均适用。
铬化处理膜层均匀,厚度通常为0.5-3μm,可使工件的耐腐蚀性可以提高数十倍。
镁合金的铬化处理研究开展得较多,较为成熟,但由于铬离子对人体和环境的副作用较大,所以其应用已在逐渐减少。
2.磷化处理磷化处理就是工件在以磷酸或磷酸盐为主体的溶液中进行浸渍或采用喷枪进行喷淋,使表面产生完整的磷酸盐保护膜层的表面处理技术。
典型的处理规范如表2所示。
磷化处理液的成膜性不如铬化处理液的好,对工件的表面质量要求较高,通常不太适合于表面质量差的薄壁压铸件(壁厚小于2mm)的表面处理。
磷化处理膜层的厚度较大,作为油漆底层,可使漆膜的粘附力、耐潮湿性和耐蚀能力提高几十倍至几百倍。
镁合金磷化处理的研究较少,目前的应用十分有限。
3.锌置换处理锌置换处理就是工件在以锌盐为主体的溶液中(通常加入焦磷酸盐)进行浸渍,使表面进行锌置换,从而产生完整的保护膜层的表面处理技术。
在当今工业领域中,镁合金作为一种重要的结构材料,其在航空航天、汽车制造、电子设备等领域有着广泛的应用。
由于镁合金具有密度低、比强度高、导热性能好的优点,因此备受青睐。
然而,镁合金表面处理技术的发展也成为了当前研究和应用的热点之一。
本文将从镁合金表面处理技术的现状出发,深入分析其发展方向,并探讨这一技术对材料性能和工业应用的影响。
一、镁合金表面处理技术的现状镁合金作为一种结构材料,其表面处理技术对其性能和应用起着至关重要的作用。
目前,主流的镁合金表面处理技术包括阳极氧化、化学转化膜和表面涂层等。
这些技术在提高镁合金的耐蚀性、耐磨性和耐热性方面发挥着重要作用。
然而,现阶段的镁合金表面处理技术还存在着表面粗糙度大、涂层附着力差等问题,限制了其在高端领域的应用。
有必要研究和探讨镁合金表面处理技术的发展方向,以期在提高材料性能的满足工业对材料的高要求。
二、镁合金表面处理技术的发展方向随着材料科学和工程技术的不断发展,镁合金表面处理技术也在不断突破和创新。
未来,镁合金表面处理技术的发展方向主要包括以下几个方面:1. 新型表面处理技术的研发目前,针对镁合金表面处理技术存在的问题,研究人员正在积极探索开发新型的表面处理技术,以解决目前技术所面临的挑战。
其中,包括但不限于等离子喷涂、化学沉积、离子渗透等新型技术的研发,以期在提高表面质量和涂层附着力方面取得突破。
2. 多功能复合涂层的设计与应用为了进一步提升镁合金表面的性能,研究人员还在探索开发多功能复合涂层技术,以实现在耐磨、耐蚀、耐热等方面的多重性能提升。
这将为镁合金在航空航天和汽车制造等领域的应用提供更多可能性和机遇。
3. 绿色环保表面处理技术的应用随着全球环境保护意识的提高,绿色环保的表面处理技术备受关注。
未来,镁合金表面处理技术的发展也将更加注重环保和可持续发展,致力于研究开发环保型、低能耗的表面处理技术,以实现材料性能提升与环境保护的双重目标。
三、个人观点和理解从我个人的角度来看,镁合金表面处理技术的发展前景十分广阔。
镁合金表面处理方法镁合金是一种重要的结构材料,具有低密度、高比强度和良好的加工性能等优点,在航空航天、汽车制造、电子设备等领域有广泛的应用。
然而,镁合金的表面容易受到氧化、腐蚀和磨损等损伤,因此需要进行表面处理,以提高其耐腐蚀性、抗磨损性和装饰性。
本文将介绍几种常见的镁合金表面处理方法。
一、阳极氧化处理阳极氧化是一种常用的镁合金表面处理方法,通过在强酸或弱酸溶液中使镁合金成为阳极,施加外加电压,使镁合金表面氧化生成一层致密的氧化膜。
这层氧化膜具有良好的抗腐蚀性能和耐磨损性能,能够有效地保护镁合金基体不受腐蚀和磨损。
此外,阳极氧化还可以通过调整电解液的成分和处理参数,控制氧化膜的厚度和颜色,实现镁合金表面的装饰效果。
二、化学镀层处理化学镀层是一种常用的镁合金表面处理方法,在镁合金表面形成一层金属或非金属的保护层,以提高镁合金的耐腐蚀性和装饰性。
常用的化学镀层方法包括电镀、化学镀锌和化学镀铬等。
其中,电镀是一种将金属离子还原成金属沉积在镁合金表面的方法,可以形成一层具有良好耐腐蚀性和装饰性的金属镀层。
化学镀锌和化学镀铬则是通过将锌或铬离子还原成保护层沉积在镁合金表面,形成一层具有良好耐腐蚀性的非金属镀层。
三、有机涂层处理有机涂层是一种常见的镁合金表面处理方法,通过在镁合金表面涂覆一层有机涂料,形成一层致密的保护层,以提高镁合金的耐腐蚀性和装饰性。
有机涂层可以分为有机溶剂型涂料和水性涂料两种。
有机溶剂型涂料通常由树脂、溶剂和助剂等组成,具有良好的附着力和耐候性,适用于各种镁合金表面的涂覆。
水性涂料则是以水为溶剂,具有环保性能好的特点,适用于一些对环境要求较高的场合。
四、物理气相沉积处理物理气相沉积是一种先进的镁合金表面处理方法,通过在真空条件下将材料原子或分子沉积在镁合金表面,形成一层致密的保护层。
常用的物理气相沉积方法包括物理气相沉积、磁控溅射和激光沉积等。
这些方法可以在镁合金表面形成一层具有高硬度、高耐磨损性和低摩擦系数的薄膜,提高镁合金的表面硬度和耐磨损性。
镁合金表面处理工艺通常包括以下几种方法:
1. 防腐蚀处理:镁合金具有较高的化学活性,在大气中容易产生腐蚀。
常见的防腐蚀方法包括电化学镀层、阳极氧化和化学镀等。
电化学镀层可以提供一层防腐蚀保护膜,而阳极氧化则能形成一层氧化层防护膜,增强抗腐蚀性能。
2. 表面硬化处理:镁合金的硬度相对较低,容易受到划伤和磨损。
为了提高表面硬度,常常采用热处理,如热压缩、热喷涂和热喷覆等方法,以增加表面层的强度和硬度。
3. 表面涂层处理:为了改善镁合金的耐磨性、防腐蚀性和美观性,可以采用表面涂层处理方法。
常见的涂层包括有机涂层、无机涂层和复合涂层等,可以选择合适的涂层材料和工艺来满足具体要求。
4. 表面改性处理:镁合金在一些特殊应用场景中需要具备特定的表面性能,如减摩、耐磨、耐高温、耐腐蚀等。
可以采用表面改性方法,如表面喷涂、表面机械处理、化学处理等,来实现对表面性能的改善和调控。
需要根据具体的应用需求和镁合金的特性选择适合的表面
处理工艺,以达到所需的功能和质量要求。
同时,在进行镁合金表面处理时,应注意工艺参数的控制、处理剂的选择和环境保护等因素。
镁合金表面处理层性能检测方法镁合金的表面层可以大致分为两类,一类是薄的膜层,如化学转化膜、阳极氧化膜、气相沉积膜层等,这类膜层厚度一般低于30m;另一类是镁合金喷涂层,可以在100m以上,属于厚涂层。
镁合金的表面涂层或膜层性能检测方法将根据涂层或膜层的厚薄不同有所差异,与涂镀方式也有一定的关系。
但总的内容包括以下几个方面:外观检测,厚度测定,耐蚀性能的评价,硬度测定,表面处理层与集体结合力以及耐磨性的测定等。
1.外观检测不管是通过哪种表面处理获得涂层,首先最为简单和实用的方法就是外观检测。
对于一般镁合金件经表面处理后,借助天然散射光或在日光下目测检验,观察涂镀层的均匀性。
对于阳极氧化或微弧氧化,要观察氧化层的孔隙大小,色泽均匀,无斑点、脱皮等。
若是通过气相沉积得到膜层,则需检测有无波纹、色差、表面覆盖情况等。
2.表面层厚度测定方法测定表面层厚度有无损法和破坏法两大类。
无损法包括质量法、磁性法、涡流法、射线反射法、X射线荧光法、双光束显微镜法、机械量具法等。
破坏法包括金相显微镜法、溶液法、液流法、点滴法、库仑法、轮廓仪法、干涉显微镜法、辉光放电光谱法、俄歇能普法等。
由于各种测量方法基于不同的机理和数学模式,因此就会得到不一致的检测结果。
为了明确膜厚测量的结果所代表的意义,通常必须注明测定方法。
以下介绍三种实用方法。
(1)通过涂层厚度仪测定不同的表面处理得到的涂层成分、厚薄有较大的差异,涂层的性质也有差异,基体镁合金是导电的,表面层多为不导电的氧化物或其他非导体,可以选择不同的涂层测厚仪进行非破坏性的测定。
例如光学法的位相差显微镜、多光束干涉、椭圆仪等;电学法的直流电流测定仪、涡流电流测定仪、石英晶体振荡仪等;质量法的微量天平测定仪;机械法的空气测微器、触针式光洁测定器等等(2)金相观测法这种方法适合测定较厚的表面层,需要将样件进行剖面分析,在样件的制备过程中,必须尽可能使剖面于表面垂直,不倒角,经腐蚀厚使表面层与基体镁合金有明显的界面,然后通过金相显微镜放大测试表面层的厚度。
镁合金表面处理工艺镁合金是一种重要的结构材料,具有低密度、高比强度和优良的机械性能等特点。
然而,由于镁合金的活泼性和化学反应活性较强,其表面易受到氧化、腐蚀和磨损的影响,从而限制了其应用广度和可靠性。
为了改善镁合金的表面性能,提高其抗腐蚀性、耐磨性和附着力等指标,需进行表面处理工艺。
镁合金表面处理工艺主要包括化学处理、电化学处理和涂层处理三大类。
下面将详细介绍这些处理工艺及其应用。
1.化学处理:化学处理是通过将镁合金浸入一定的处理液中,利用化学反应改变其表面化学成分和结构来提高其性能。
常用的化学处理工艺有酸洗、酸洗除氧化膜、碱洗和氟改性等。
(1)酸洗:酸洗是将镁合金浸入一定酸性溶液中,通过溶解表面氧化层和杂质来清洗表面。
常用的酸洗溶液有硫酸、盐酸和硝酸等。
(2)酸洗除氧化膜:酸洗除氧化膜是在酸洗的基础上,加入具有还原性能的添加剂,如硫酸亚铁(FeSO4)来清除氧化膜。
这种方法能有效去除氧化膜,提高镁合金的表面光洁度和亲润性。
(3)碱洗:碱洗是将镁合金浸入一定碱性溶液中,通过化学反应去除表面的油污和杂质。
常用的碱洗溶液有氢氧化钠溶液和碳酸氢钠溶液等。
碱洗后的镁合金表面光洁度较高,具有较好的耐腐蚀性。
(4)氟改性:氟改性是利用氟化物处理剂在一定条件下反应,使其与镁合金表面发生氟化反应,形成一层氟化物覆盖层。
这种覆盖层具有很好的抗腐蚀性和减摩性能,能有效改善镁合金的抗氧化性和耐蚀性。
2.电化学处理:电化学处理是利用电化学装置和电解液进行处理,通过电解和电化学反应改变镁合金的表面状态。
常用的电化学处理工艺有阳极氧化、阳极电泳和阳极电刷等。
(1)阳极氧化:阳极氧化是一种将镁合金作为阳极,在电解液中施加一定电压进行氧化反应,生成氧化膜的工艺。
阳极氧化可提高镁合金的硬度、耐磨性和耐蚀性,同时还可用于染色和封孔处理,改善镁合金的装饰性。
(2)阳极电泳:阳极电泳是将镁合金作为阳极,通过电泳涂覆一层具有保护性的有机膜或无机膜。
镁合金钝化处理工艺一、前言镁合金作为一种轻质、高强度的材料,在航空、汽车等领域有着广泛的应用。
然而,由于其易腐蚀、易氧化等特性,使得其表面处理成为必要的工艺。
其中,钝化处理是一种常见的表面处理方法,可以有效地提高镁合金的抗腐蚀性能和耐磨性能。
二、钝化处理原理钝化是指在特定条件下,通过在金属表面形成一层致密、不溶于介质的氧化物或其他化合物膜来防止金属进一步被氧化或腐蚀。
在镁合金表面钝化处理中,主要采用电解钝化和化学钝化两种方法。
1. 电解钝化电解钝化是将镁合金作为阳极,在硫酸铬酸混合液中进行电解处理。
在电解过程中,阳极表面生成一层致密的氧化物或磷酸盐膜,从而提高了镁合金的耐蚀性和耐磨性。
电解钝化工艺流程如下:(1)清洗:将待处理镁合金件浸泡在去离子水中,去除表面油污和杂质。
(2)酸洗:将清洗后的镁合金件浸泡在稀盐酸或硝酸溶液中,去除表面氧化物和其他杂质。
(3)电解钝化:将经过酸洗处理的镁合金件作为阳极,放入硫酸铬酸混合液中进行电解处理。
电解条件一般为温度在50℃左右,电流密度为1-5A/dm2,电解时间为10-30min。
(4)清洗:将钝化后的镁合金件浸泡在去离子水中清洗干净。
2. 化学钝化化学钝化是将镁合金表面与含有缓蚀剂的溶液反应生成一层致密、均匀的氧化物膜。
与电解钝化相比,化学钝化工艺更简单、成本更低。
其工艺流程如下:(1)清洗:将待处理镁合金件浸泡在去离子水中,去除表面油污和杂质。
(2)酸洗:将清洗后的镁合金件浸泡在稀盐酸或硝酸溶液中,去除表面氧化物和其他杂质。
(3)化学钝化:将经过酸洗处理的镁合金件浸泡在含有缓蚀剂的溶液中,进行化学反应生成氧化物膜。
常用的缓蚀剂有硝酸盐、磷酸盐等。
反应条件一般为温度在20-50℃左右,反应时间为5-30min。
(4)清洗:将钝化后的镁合金件浸泡在去离子水中清洗干净。
三、注意事项1. 钝化处理时要注意控制处理时间和温度,避免过长或过短导致钝化层质量不稳定。
镁合金的表面处理镁合金的表面处理刘祖明黎前虎摘要:综述了镁合金的腐蚀机理及腐蚀防护研究的现状、进展与问题。
重点介绍了压铸镁合金制品的表面特性、表面处理原理、工艺、应用实例及未来发展方向。
关键词:镁合金腐蚀与防护表面处理0 前言以质轻和可回收为应用特点的镁合金,日益成为现代工业产品的理想材料,特别是汽车零部件的大量应用,电讯产品向轻、薄、短、小方向发展的需求,使得这种新兴材料的发展呈现极为乐观的前景。
随着现代科技的发展,曾经困扰镁合金产业的相关技术问题如压铸问题、回收问题已经相继得到解决,镁合金产品后段工序——表面处理技术亦取得重大进展,这使得镁合金的应用范围不断扩大,使用量也迅速增大,镁产业正以几何级数高速增长。
适当的表面处理能使产品具有保护性和装饰性,并可赋予某些特殊功能。
对于活泼的镁来说,通过表面技术获得较高的装饰性和功能性肯定重要,而提高其防腐蚀性能则是现阶段最最重要的一面。
1镁合金的腐蚀与防护1.1 镁的性质镁元素符号Mg,原子序数为12,电子结构为2-8-2,标准电极电位很负(-2.36V),较易失电子而发生氧化反应,从而导致镁及镁合金的耐腐蚀性很差,在腐蚀性介质中很容易发生严重的腐蚀。
镁合金自然形成的氧化膜疏松多孔,以MgO、Mg2+为主要成份的膜的致密度系数为0.8左右(<1),对基体的保护能力较差,不适用于大多数的腐蚀性环境。
1.2 镁合金的腐蚀方式镁合金的腐蚀方式通常有两种情况:一是在一般环境中的腐蚀,称“一般腐蚀”或“环境腐蚀”,也称“化学腐蚀”,二是在原电池环境下产生的“电化学腐蚀”。
暴露在干燥的空气中时镁合金表面会形成一层很薄的膜,这层膜在没水接触的情况下很稳定,此时就不会发生腐蚀现象。
但在实际操作环境中可能会与水或水气接触,这时就会导致膜(表面)的颜色变深(从浅灰到深灰)。
如果进一步暴露在液态水和空气中,就会继续跟空气中的CO2与H2O反应生成碳酸盐,使这层膜变厚。
一般情况下这层膜足够稳定,具有一定的保护性,此时不需要作任何处理亦可使用。
例如汽车自动(刹车)闸外壳,就不需要外加保护措施。
当使用高纯度AZ91D时,也不需要保护措施。
即使车与路面溅起的水接触,也不需要保护,因为这层膜在中性、碱性(或一般条件下)比较稳定,具有保护作用。
但是,如果在设计上存在有水进入(或残留)的问题,或者在使用过程中遇到含盐的环境(如海水),就会形成一个微电池环境,产生较为严重的电化学腐蚀,包括在中性、碱性环境中都会产生类似的腐蚀。
此时就需要一个良好的表面处理保护措施。
由上所知,电化学腐蚀是镁合金腐蚀的主要方式,在中性、碱性环境中,电化学腐蚀的原理如下(图一):图一电化学腐蚀的原理图其化学反应原理如下:Mg-2e=Mg2+ (阳极反应)2H2O+2e=H2+OH-(阴极反应)Mg2++2OH-=Mg(OH)2(腐蚀产物)总反应为Mg+2H2O= Mg(OH)2+ H2在上述反应中,镁作为阳极失去电子而腐蚀,在阴极释放电子产生氢气。
通常情况下,阴极可能是外部与镁合金相接触的其它金属部件,也可能是合金元素或杂质元素,它们与镁合金基体形成原电池,诱发电极反应,产生电化学腐蚀。
1.3 镁合金的腐蚀形态镁合金的腐蚀形态主要有以下几种:(一)、电偶腐蚀:这是镁合金最易发生的一种腐蚀形态,镁基体与阴极相邻的局部区域通常会发生严重的腐蚀。
(二)、点蚀:在含有Cl—的非氧化性介质中,镁合金在自腐蚀电位下容易发生点蚀;在中性或碱性介质中,镁合金的腐蚀形态通常也是点蚀。
(三)、应力腐蚀:在含有Cl—的中性溶液甚至蒸馏水中,镁合金都有腐蚀开裂的倾向;在碱性介质中,当PH>10.2时,镁合金表现出良好的抗应力腐蚀的性能;在氟化物的溶液中,镁合金也有良好的抗应力腐蚀的性能。
(四)、晶间腐蚀:镁合金一般对晶间腐蚀不敏感,腐蚀不能够沿着晶界发展。
(五)、丝状腐蚀:在保护性有机涂层或阳极氧化膜下,由于腐蚀电池在镁合金基体表面的移动而产生丝状腐蚀。
1.4 镁合金与其它材料腐蚀性对比20世纪80年代,镁合金材料开发取得了长足进展。
人们发现Fe、Ni、Cu等杂质元素以及Fe与Mn的比例对镁合金耐蚀性的影响非常之大,为此开发了高纯度的新一代的压铸镁合金AZ91D等。
高纯度镁合金的耐蚀性能提高了100倍,使其超出了其它与之竞争的材料,在不经保护的状态下即可满足大部分汽车应用的要求,甚至是暴露在冬季道路条件下。
这一技术上的突破对后期压铸镁合金的发展至关重要,也是目前镁合金能够得到大量应用的重要原因。
在耐盐雾腐蚀能力方面,大多数压铸镁合金牌号都已经超过了铝合金A380(如图二所示)。
1.5 镁合金腐蚀的防护技术针对镁合金发生腐蚀的机理,目前镁合金腐蚀防护技术的研究工作主要集中在以下几个方面1.5.1 零件设计(如图三所示)一个好的保护措施要从一个好的设计开始。
这是一个系统工程,从腐蚀防护的角度出发,一个好的镁合金零件设计应考虑下列因素:(一)、不能让水或其它液体聚积在一起,使之形成原电池环境。
(二)、边角应设计成圆弧形,尖锐的边角会降低保护作用。
1.5.2材料选择(如图三所示):产品设计中,各相邻零配件所用原材料的选择也是很重要的。
既要保证其结构性功能不受影响,又要使两种材料间的电位差不大,方能保证不产生严重腐蚀现象。
另一个要注意的问题是,零件之间的连结件及连结介质的材料与防腐蚀处理工艺也是要十分注意的问题。
图三镁合金腐蚀防护方法下面列出了一些常用材料的电化学活性顺序(室温下,海水中),离镁越近则其与镁的相容性越好:镁镁合金铝合金5000、30000、1100、6000镉铝合金2000钢13%镀铬不锈钢(活性的)18-8不镀钢(活性的)铝锌海军黄铜镍(活性的)铝铜合金红铜,铜镍(惰性的)镍铜合金钛18-8不锈钢(惰性的)金1.5.3冶金控制冶金因素包括合金组元、杂质元素、相组成和微结构。
不同元素对镁合金的腐蚀性能影响不同,依据目前常用镁合金材料的合金组元,一般分为三类,如表一所示。
通过合金元素对镁合金腐蚀速度影响的分析,通常将第三类元素的含量降低到临界值以下,采用提高纯度的方法来增加耐腐蚀性。
1对腐蚀速度影响不大的Al、Mn、Na、Si、Zr等元素2对腐蚀速度影响稍大的Zn、Cd、Ca、Ag等元素3对腐蚀速度影响极度增大的 Ni、Fe、Cu、Co等元素表一不同元素对镁合金的腐蚀性能影响相组成对镁合金的腐蚀性能影响也很大,合金的加工工艺不同,相成份和含量不同,其影响机理也不同。
如快速凝固可以改善材料的相成份和微观结构,使基体组织更加均匀,减少缺陷,抑制局部腐蚀。
另一方面,就是开发高耐蚀新型合金系统,以适应不同腐蚀性环境的影响。
1.5.4表面处理在冶金控制及新型合金开发取得重大进展之前,通过各种表面处理技术来控制镁合金的腐蚀,毫无疑问,这应是当前业界最重要的研究课题。
下面将对镁合金的表面处理技术及工艺进行扼要的阐述。
2 镁合金的表面处理2.1 镁制品主要表面性能要求通常用于取代铝、铁或塑胶的镁合金,表面处理时的原则之一是保持材料本身的优越性能,而更重要的一点是要把一些差于其它材料的性能提升上来,以达到产品的性能要求,如耐腐蚀性。
下面列出一些镁合金制品的主要表面性能要求。
2.1.1 汽车、摩托车、工具类性能要求(一)、一般机械性能:硬度、强度、抗冲击性、抗疲劳性等。
(二)、保护性:耐腐蚀性、耐化学性、耐候性、防污染性。
(三)、装饰性:着色性、光泽性等。
(四)、可加工性:如焊接性、粘接性等2.1.2 3C制品类性能要求(一)、一般机械性能:硬度、强度、抗冲击性、抗疲劳性等。
(二)、保护性:耐腐蚀性、耐化学性、耐候性、防污染性。
(三)、热传导性(四)、导电性(五)、电磁屏蔽性(六)、可加工性:如焊接性、粘接性等(七)、装饰性:着色性、光泽性等。
大多数产品零件不会对全部性能提出较高要求,通常只针对其产品的部分性能提出高要求,以便降低技术门槛,降低产品综合成本。
2.2 压铸镁合金制品素材表面分析要开发出一个完善的表面处理技术与工艺,必须要充分掌握原材料表面的物理化学特性的影响,现仅对镁合金压铸件的表面状况对处理工艺的影响进行分析。
2.2.1 表面原始疏松膜的影响在通常的大气环境中,镁合金制品表面会形成以Mg(OH)2和MgCO3为主的不动态被膜,这层膜防腐蚀性能不好,不适合作长期的防护,处理前应先想法除去。
2.2.2 脱模剂附着的影响在目前最实用的压铸法中,成型时脱模剂粘着在原材料表面上,在时还会卷入原材料内部,这导致制品表面化学性质不均匀,给处理工作带来困难。
2.2.3 合金表面偏析浓化的影响在成型过程中,某些合金元素会偏析富集于工件表面,如AZ91系列的Al、Zn 会在压铸件表面偏析浓化,造成表面化学性质与基体内部不一致,从而导致处理难度的增加。
2.2.4 成型不均匀的影响一指脱模剂的残留与合金成份的偏析浓化不均匀,每一件都不一样,对同一工件,各部分也完全不同;二指成型过程中,各部分的结晶结构不均匀。
如浇口部和溢出部一处致密精细,一处粗糙多孔,另有一些部位致密部分和粗糙部分混在一起,这些都会影响处理工艺与处理效果。
2.3 镁合金表面处理技术不同产品及其应用环境的差异,以及同一产品不同部位的零件,其表面处理工艺、方法都有所不同。
下面简要的介绍一下各处理工艺。
图四镁合金表面处理技术示意图2.3.1 化学转化膜化学转化膜主要针对涂装前处理,目前应用较多的有下列几种:(一)、铬系无机盐转化膜。
以铬酸和重铬酸为主要成份的水溶液化学处理工艺,生成的铬酸盐复合膜耐蚀性好,涂装附着力强,具有自动修复能力。
目前相关工艺已比较成熟,但其生产过程对环保不利,已逐渐被其它非铬系处理工艺所取代。
(二)、非铬系无机盐转化膜。
目前以磷酸盐、锰酸盐系列为主,皮膜耐蚀性已接近铬化膜,其它各项性能指标也都达到要求。
由于环保要求所至,逐渐成为当前研究和生产所采用的主流工艺。
(三)、非铬系有机转化膜。
最早研发于日本,国内部分外资企业已开始引进运用于生产,主要针对既要求高耐蚀性又须具备良好导电性能的3C制品。
(四)、化学氧化膜。
通过各种化学氧化方法获得的转化膜,主要应用于要求不高的低端产品的涂装前处理及工序间临时防护处理。
国内航天航空、军工企业早在60年代已有比较成熟的处理工艺。
(五)、化学转化膜的比较。
几种常用化学转化膜的性能比较见表二。
2.3.2 阳极氧化膜一种电化学转化膜,比化学转化膜厚,强度高、硬度大、耐磨耐蚀性好,膜层具有多孔性,可作为涂装前的良好基底。
经过封闭处理后的工件防腐性能更好,可直接作为最终涂层使用。
2.3.3 微弧氧化也称作表面陶瓷化,是阳极氧化技术的发展,其原理是在阳极区产生等离子微弧电火花,使工件表面(阳极区)局部温度升高到2000℃以上,从而使阳极氧化物熔覆在工件表面,并与基体金属产生冶金结合,形成一层附着紧密的致密陶瓷质氧化膜(如图五、图六),其耐磨耐蚀性、强度、硬度、附着力都比普通的阳极氧化膜要好许多。