镁合金表面处理工艺的研究【详情】
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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。
镁合金压铸件的表面处理工艺研究摘要:镁合金具有强度高、比重小等特点,被广泛应用在多个领域,如汽车、航空航天及3C行业等。
随着可持续发展理念的深入,汽车轻量化成为行业共识,节约油耗已经成为现代化汽车的重要发展方向。
为了进一步提高镁合金压铸件的使用寿命和耐腐蚀性,应积极优化和改善镁合金压铸件的表面处理工艺,充分发挥镁合金压铸件的应用优势。
本文分析了镁合金性能,阐述了镁合金压铸件的表面处理工艺。
关键词:镁合金压铸件;表面处理工艺由于镁合金具有较强的活性,和空气接触后会形成碳酸盐膜,镁合金表面防护性较差,因此应对镁合金压铸件采用合适的表面处理工艺,提高镁合金压铸件的耐磨性、抗腐蚀性和防护能力。
1.镁合金性能1.1切削性镁合金的切削阻力较小,仅为铝合金的1/4,钢铁的1/10,因此切削速度快,工具完整性较高,使用寿命长,镁合金材料加工成本低,加工性能好,加工能耗约为铝合金的65%。
1.2轻量性镁合金比强度高于钢和铝合金,低于强度最高的纤维塑料,比刚度与钢和铝合金相当,远远高于纤维增强塑料,比耐力、比强度比普通的铝和铁要高。
1.3耐蚀性镁材料本身具有良好耐蚀性,特别是高纯镁合金的耐腐蚀性比铁和低碳钢要好很多,远远超过铝合金。
镁合金中含有铜和镍,极大地降低了其耐腐蚀性能。
1.4减震性镁合金和其它金属材料相比,具有良好的减震性。
例如,在35MPa应力作用下,AZ91D镁合金衰减系数为20%,A380铝合金衰减系数仅为1%;在100MPa 应力作用下,AZ91D镁合金衰减系数为55%,A380铝合金衰减系数仅为4%[1]。
因此采用镁合金压铸件作为汽车结构件,有利于减轻汽车行驶过程中的震动和噪声。
2.镁合金铸件的表面处理工艺2.1微弧氧化表面处理工艺(1)表面清洗。
对镁合金压铸件采用微弧氧化表面处理工艺,首先清洗镁合金压铸件表面,仔细清除镁合金压铸件表面附着的氧化物、灰尘、油污、脱模剂等,可采用以下几种清洗方法:其一,碱清洗,对镁合金压铸件采用苛性碱液或者高浓碱洗液浸泡法,清洗效果显著,但镁合金压铸件碱清洗后,应及时用清水彻底冲洗,避免污染之后的处理溶液;其二,酸清洗,对镁合金压铸件进行酸清洗,去除不溶于碱液或者和表面结合紧密的污染物,如乙醇醋酸法和磷化法清除镁合金压铸件表面污物和氧化膜的效果较好,并且磷酸侵蚀可快速去除镁合金压铸件表面的微量金属,可防止局部电偶腐蚀[2];其三,超声波清洗,这种清洗方法具有较高的清洁度,对于镁合金压铸件的细缝、深孔也可以清洗干净,但是这种设备投资较大。
镁合金表面处理工艺的研究的开题报告
1. 研究背景
镁合金作为一种新型轻质金属材料,具有优良的物理、化学和机械
性能,广泛应用于航空、汽车、电子、医疗等领域。
然而,镁合金的表
面经常会遭受腐蚀、氧化、磨损等问题,影响其应用寿命和性能。
因此,研究镁合金表面处理工艺,提高其表面耐蚀和耐磨性能,具有重要的理
论意义和实际价值。
2. 研究目的
本研究旨在探究镁合金表面处理工艺,提高镁合金表面的耐蚀性和
耐磨性,为镁合金的应用提供技术支持。
3. 研究内容
(1)了解镁合金表面处理工艺的基本原理和方法;
(2)研究不同表面处理工艺对镁合金表面性能的影响,包括腐蚀性、磨损性、机械性能等;
(3)评价不同表面处理工艺在实际应用中的效果和可行性;
(4)探索新型镁合金表面处理工艺,提高其表面性能和应用前景。
4. 研究方法
(1)文献资料法:查阅相关文献,了解镁合金表面处理工艺的研究进展和发展趋势。
(2)实验法:选取不同表面处理工艺,制备不同表面状态的镁合金试样,并对其进行性能测试。
(3)分析方法:运用材料分析测试仪器对试样的物理性质、化学成分、表面形貌等进行分析。
5. 研究意义
本研究能够为镁合金的实际应用提供指导,并能够推动其在各个领域的应用发展。
同时,通过探索新型镁合金表面处理工艺,也能够为相关领域的技术创新和产业发展提供有益的参考。
镁合金无铬达克罗工艺研究镁合金是一种具有重要工程用途的金属材料,在航空航天、汽车制造、建筑等领域中应用广泛。
而达克罗工艺作为一种金属表面抛光处理技术,可以改善镁合金表面光洁度、硬度、抗腐蚀、耐磨性等性能,是镁合金涂层完善的重要工艺手段。
一、合金无铬达克罗工艺研究1、克罗工艺的基本原理达克罗抛光技术是一种微观抛光技术,主要利用带电微粒的碰撞及摩擦作用,使金属表面光洁度、硬度、抗腐蚀性以及耐磨性等性能得到提高。
达克罗抛光可以将大型粗糙度极限由Ra 80.02μm降低到Ra 0.2μm,满足精密部件的装配要求。
达克罗抛光有一定程度上避免了使用复杂抛光机械,抛光时间、效率高,抛光均匀度高,可以达到不锈钢、铝合金等金属材料的抛光要求。
2、合金无铬达克罗工艺镁合金表面抛光,多数使用机械抛光,虽然简单便捷,但不能解决粗糙度极限低的要求。
达克罗抛光技术能够解决这一问题,其包括辊式达克罗抛光、脉冲达克罗抛光、非接触达克罗抛光等多种抛光方式,根据客户的要求选择不同的抛光方式。
无铬达克罗抛光是一种无污染环保的达克罗抛光技术,因不用交叉清洁和普通抛光技术涉及到有毒材料,所以能够满足镁合金的无污染抛光要求。
3、艺要求无铬达克罗抛光对表面处理工件的要求十分高,如果表面存在裂纹、明显的不平整或微小的毛刺等缺陷,则必须进行机械抛光处理,除此之外,还需要检查表面处理工件的尺寸精度、光洁度等,保证表面条件良好,以保证最终质量。
同时,还需要对辊式达克罗抛光机中辊子的材质、直径、几何形状和表面状况等进行严格质检,以保证无铬达克罗抛光的有效性。
二、术优势1、铬达克罗抛光的技术优势无铬达克罗抛光技术可以达到较高的表面质量,表面光洁度高,粗糙度极限低,硬度、抗腐蚀、耐磨性和表面力学性能大大提高,深受各行业的欢迎。
2、能减排无铬达克罗抛光技术能够有效提高镁合金涂层的性能,同时可以大大减少涂层占原料消耗量,从而节约能源,减少环境污染。
三、论无铬达克罗抛光技术是镁合金涂层完善的重要工艺手段,具有提高表面光洁度、硬度、抗腐蚀、耐磨性等性能,改善镁合金表面状态,提高工件加工精度,满足精密部件装配要求,技术简单、效率高等优点,是航空航天、汽车制造、建筑等行业抛光要求十分理想的抛光技术。
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。
镁合金表面处理工艺研究xx大学毕业设计(论文)开题报告2)将超细粉体技术和玻璃纤维废丝低温烧结技术等引入镁合金表面防腐领域,建立其反应热力学和动力学模型,在学术上具有重要的理论创新价值。
5、研究工作计划与进度安排2019.12.20~2019.2.22资料收集、查询、整理和归纳,完成开题报告; 2019.2.23~2019.3.19毕业实习;2019.3.20~2019.3.28 实验方案分析、拟定;2019.3.29~2019.4.21 购买实验材料,做实验;2019.4.22~2019.5.8 实验数据记录与分析;2019.5.8~2019.5.23 完成论文,中英文资料翻译。
6、参考文献[1]张丁非, 崔立波, 刘渝萍, Zhang Dingfei, Cui Libo, Liu Yuping - 《稀有金属材料与工程》 2019年7期;[2]王增辉, 卫中领, 李春梅, 陈秋荣, WANG Zeng-hui, WEI Zhong-ling, LI Chun-mei, CHEN Qiu-rong - 《电镀与涂饰》 2019年8期;[3]姚军, 孙广平, 贾树盛 - 《焊接技术》 2019年6期;[4]刘志远, 邵忠财, LIU Zhi-yuan, SHAO Zhong-cai - 《电镀与涂饰》 2019年11期;[5]徐光晨, 陈翌庆, Alan LUO, Anil.K.SACHDEV, XU Guang-chen, CHEN Yi-qing, Alan LUO, AnilKSACHDEV - 《中国有色金属学报》 2019年4期;[6]徐丽, 2019 - 北京交通大学:材料加工工程;[7]梁春林, 刘宜汉, 韩变华, 李红兵, 吉海滨, 姚广春, LIANG Chun-lin, LIU Yi-han, HAN Bian-hua, LI Hong-bing, JI Hai-bin, YAO Guang-chun - 2019年6期;[8]王莹, 张津, 麻彦龙, 吴超云, WANG Ying, ZHANG Jin, MA Yan-long, WU Chao-yun - 《表面技术》 2019年6期;[9]高波, 郝胜智, 董闯, 周继扬 - 《材料保护》 2019年10期;[10]王艳珍, 王淑敏 - 《江西化工》 2019年5期;[11]张勇, 张泰峰, 赵维义, 朱武峰, ZHANG Yong, ZHANG Tai-feng, ZHAO Wei-yi, ZHU Wu-feng - 《青岛理工大学学报》 2019年4期;[12]沈远香, 黄晓霞 - 《四川兵工学报》 2019年5期;[13]Revue de Metallurgie: Cahiers d'Informations Techniques, 1997 12[14]Bin-Hong Liu, Zhou-Peng Li - Journal of Alloys and Compounds: An Interdisciplinary Journal of Materials Science and Solid-state Chemistry and Physics, 1999 0[15]Xu L, Pan F, Yu G, Yang L, Zhang E, Yang K - Biomaterials, 2019 8[16]Rettig R, Virtanen S - Journal of biomedical materials research, Part A, 2019 2[17]Gu X, Zheng Y, Cheng Y, Zhong S, Xi T - Biomaterials, 2019 4[18]Materials Science and Technology, 1996 12[19]Zhang Y, Zhang G, Wei M - Journal of biomedical materials research, Part B. Applied biomaterials, 2019 2[20]Fedoruk-Wyszomirska A, Szymanski M, Wyszko E, Barciszewska MZ, Barciszewski J - The Journal of Biochemistry, 2019 4。
最新AZ91D镁合金微弧氧化处理工艺及膜层组织和性能研究一、引言AZ91D镁合金作为一种轻质、高强度的结构材料,在航空航天、汽车制造、电子通讯等领域具有广泛的应用前景。
然而,其较差的耐腐蚀性能限制了其应用范围。
微弧氧化(MAO)作为一种有效的表面处理技术,可在AZ91D镁合金表面形成一层致密的陶瓷膜,显著提高其耐腐蚀性能。
本文针对最新AZ91D镁合金微弧氧化处理工艺,探讨膜层组织和性能之间的关系。
二、实验材料与方法1.实验材料本实验选用AZ91D镁合金作为研究对象,其化学成分如下表所示:| 元素 | Mg | Al | Zn | Mn | Si | Cu | Fe | Ni | Be || | | | | | | | | | || 含量(%) | 89.69 | 9.03 | 0.73 | 0.19 | 0.02 | 0.002 | 0.002 | 0.002 | 0.0005 |2.微弧氧化处理工艺将AZ91D镁合金试样进行预处理,包括打磨、抛光、清洗等步骤。
然后,采用微弧氧化电源对试样进行微弧氧化处理。
实验过程中,通过调整电压、时间等参数,研究不同工艺条件对膜层组织和性能的影响。
具体工艺参数如下:电压:300500V时间:515min电解液:磷酸盐体系温度:室温3.膜层性能测试扫描电子显微镜(SEM):观察膜层表面形貌和截面结构。
X射线衍射仪(XRD):分析膜层物相组成。
电化学工作站:测定膜层的极化曲线,评价其耐腐蚀性能。
显微硬度计:测试膜层的硬度。
三、实验结果与分析1.微弧氧化膜层表面形貌随着电压的升高,膜层表面呈现出由微小孔洞组成的火山口状形貌。
当电压达到500V时,膜层表面孔洞数量减少,尺寸增大,呈现出较大的火山口状结构。
这表明电压对膜层表面形貌有显著影响。
2.膜层截面结构膜层截面呈现出明显的层状结构,主要由内层致密层和外层多孔层组成。
随着处理时间的延长,膜层厚度逐渐增加,内层致密层厚度占比提高。
镁合金表面功能化处理研究随着科技的不断发展,人们对于材料的性能和功能要求也越来越高,尤其是在工业领域中,材料的使用要求越来越复杂。
而镁合金作为一种轻质高强度材料,在汽车、航空等领域有着广泛的应用前景。
然而,由于其表面反应性强,易受腐蚀和氧化,导致镁合金在使用中存在一定的局限性,因此为了提高镁合金的耐腐蚀性和机械性能,研究镁合金表面的功能化处理显得尤为重要。
一、镁合金表面处理的现状及进展针对镁合金表面的各种处理方法,如机械处理、电化学处理、化学处理等,已经被广泛研究和应用。
在一系列研究中发现了一些值得注意的结果。
例如,获得较低的表面粗糙度可以改善材料的疲劳寿命,增强其耐腐蚀性能。
另外,一些研究表明,采用阳极氧化(AAO)等处理方法可以改善镁合金表面的硬度和抗腐蚀性能。
同时,机械化学处理(MCP)等方法也被引入到镁合金表面处理中,提高材料的附着力和表面的膜层的质量。
二、镁合金表面化学成分分析在研究镁合金的功能化处理方法时,化学成分的分析是不可避免的环节。
目前,表面分析技术如扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等方法被广泛应用于分析镁合金材料表面的成分和结构。
在具体实验中,研究者通常将材料的表面暴露于不同的腐蚀条件下,然后进行化学成分分析,并通过X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外(FTIR)等方法对处理后的镁合金表面多种结构进行分析。
三、镁合金密度和电化学性能的改进在表面处理的过程中,改善镁合金的密度和电化学性能是一个重要的目标。
目前,很多研究都着眼于其中的一些技术方案,例如采用离子注入(II)处理技术、离子束辐照(IBI)和化学涂层等方法来提高材料的密度和电化学性能。
除此之外,也有不少研究者对纳米表面和多层膜层技术进行了不同的研究,以进一步改善材料的某些性能。
例如,通过制备在表面上涂上纳米二氧化硅层(SiO2)等方法来直接控制镁合金结构和表面性质,进而提高其耐磨性和耐腐蚀性。
而采用多层膜层技术则是通过控制不同材料层之间的界面控制材料表面的多种性能。
镁合金表面处理工艺的研究
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镁及其合金是有色金属材料中最具有开发和应用发展前途的金属材料。
镁是一种轻质结构材料,质量为铝的2/3,钢铁的1/4。
与钢、铝、塑料等工程材料相比,镁合金具有比强度和比钢度高,电磁屏蔽性能好,无磁性;无毒、可回收;极好的切削加工性能,极高的压铸生产率,尺寸收缩小,并且具有优良脱模性能,且加工成本低,尺寸稳定性高;具有超导和储氢性能;耐印痕性;良好的低温性能和导热率高等优点;镁还具有良好的导热、导电性、尺寸稳定性、电磁屏蔽性、机加工性能以及再循环利用的性能;镁弹性模量低,约45 GPa,减震性能好,适合于做承受剧烈振动的零件;镁合金压铸件比重小,比刚度大,铸造性能,机械加工性能和阻尼性能好。
这些特性可使其成为汽车工业、航空工业及电子工业中首选的结构材料,因此具有良好的社会效益和经济效益。
虽然镁合金具有以上诸多优点,并在许多领域具有广泛的应用前景,但也存在一些限制其进一步应用的因素,
主要包括以下三个方面:
(1)镁及其合金晶体结构为密排六方结构,决定了镁及其合金的塑性低,物理性能和力学性能均有明显的方向性,在室温下变形只能沿晶格底面进行滑移,单一的滑移系导致其压力加工变形能力低。
(2) 常用的AZ, AM系列镁合金通常的使用温度为95°C ~120°C,超过这一温度范围,合金的蠕变强度随着温度的增加而大幅度下降,限制了它在耐热部件、如汽车发动机部件和传动机构等零部件方面的应用。
(3)限制镁合金广泛应用的最大障碍是镁合金的耐腐蚀性能较差。
镁的平衡电位为一2.37 V,很容易发生氧化反应。
镁在海水中的稳定电位为一1.6一一1.5 V。
镁在空气中与氧能够形成一层很薄的氧化膜,但氧化膜疏松、多孔,PB比为O.99<l[PB比即Pilling—Bed-worth原理:氧化膜具有保护性的必要条件是,氧化形成的金属氧化膜的体积(VMO)比生成这些氧化膜所消化的金属体积(VM)要大,即VMO:VM>1],不能形成有效稳定的保护膜,导致镁合金的腐蚀反应可以持续发展下去。
镁合金的耐蚀性差,是限制镁合金应用的主要因素。
镁合金作为一种发展迅猛的绿色环保合金材料,在世界各国对能源和环境保护日益重视的背景下,成为目前国内外重新认识并积极开发的一种新型环保材料,被认为是21世纪最具开发和应用潜力的“绿色材料”。
长期以来,由于镁的价格偏高、镁合金熔液易于氧化燃烧和镁合金材料的耐蚀性差等限制了其在民用工业的大规模应用。
进入20世纪90年代后,随着镁冶炼技术的不断提高,镁及镁合金的价格迅速下降,镁合金熔液保护技术更加成熟,高纯镁合金材料耐蚀性的大幅度提高,以及人们对能源和环境保护的高度重视,镁合金成为迅速崛起的一种工程材料,用量每年以15%的速率保持快速增长,远远高于铝、铜、锌、镍和钢铁的增长速度,这在近代工程金属材料的应用中是前所未有的。
目前国内外有大量的镁合金表面处理方法,一些方法已经在工业上得到小量的商业应用,但大多数方法还处于探索和改进阶段。
主要分表面改性和表面涂层处理技术。
2. 1 表面改性技术
2. 1. 1 电子束物理气相沉积(EB-PVD)电子束气相沉积是以电子束为热源的涂层工艺,通常是在真空状态下,利用具有高能量密度的电子束轰击靶材使之熔化、蒸发,并在基体上沉积形成涂层。
该技术自1907 年首项专利产生以来有了很大发展。
在该工艺中为了使蒸发物分子到达基体前的初动能不过多损失,以保证涂层质量的均匀性,一般保持蒸发距小于自由程,即蒸发粒子在到达基体的过程中几乎不与其他粒子发生碰撞。
电子束物理气相沉积应满足如下几点:
第一,涂层沉积在真空状态下进行,有利于防止基体与涂层材料的污染和氧
第二,选择较好的工艺参数,可以得到与蒸发材料的成分相同和元素含量基本一致的涂层;
第三,冷却速度快、气相固化快。
通过控制离子束参数和添加其他合金元素还可得到高结晶度、高强度的合金表面。
2. 1. 2 化学转化膜处理镁合金的表面会生成一层自然氧化膜,在pH 值为11.
5 的溶液中生成的是Mg(OH)2膜,但这两种膜都起不到保护作用,这是因为所形成的氧化膜的体积与所消耗镁原子的体积比为0. 79。
化学转化膜能提供比自然形成的保护膜更好的保护效果,更重要的是,使表面膜从碱性转变为中性,使进一步的涂装保护变得更容易。
化学转化膜处理方法常用的有2 类:一类以磷酸盐作成膜剂,另一类以铬酸盐作成膜剂。
目前技术较成熟的化学转化膜处理方法是铬酸盐处理,用以铬酐和重铬酸盐为主要成分的水溶液进行化学处理获得保护膜。
2. 1. 3 阳极氧化阳极氧化是利用电解作用使金属表面形成氧化膜的过程,是一种特殊的化学转化膜。
这种膜不仅包含了合金元素的氧化物,而且还包含了溶液中通过热分解并沉积到镁合金工件表面的其他氧化物。
阳极氧化工艺根据氧化处理液的成分分为酸性和碱性氧化液。
早期的阳极氧化处理是用含铬化合物的处理液,典型的如早期DOW17、Cr 22 及后来的HAE 工艺、脉冲阳极氧化等进行的镁阳极氧化处理。
后来逐渐发展了处理液以磷酸盐、高锰酸盐、可溶性硅酸盐、硫酸盐、氢氧化物和氟化物为主的无毒阳极氧化。
张
永君等开发了一种无铬、无磷、无氟的绿色环保型碱性电解液,通过阳极氧化~冷水漂洗~封孔~冷水漂洗~热风吹干工序,在高纯镁、压铸镁合金AZ91D 和AM60B 表面形成了一层外表美观的银灰色均匀光滑膜
2. 1. 4 加弧辉光等离子表面处理加弧辉光等离子表面处理技术是在双辉离子处理技术基础上通过引入冷阴极电弧源而研制出的一种新型离子渗金属技术。
它发挥了辉光和弧光离子渗金属的优势,使离化率和沉积速率大大提高,可通过控
制镁合金的退火温度、调整工艺参数,形成镀渗复合层。
加弧辉光等离子表面处理技术的基本原理是:通过引弧电极触发引燃电弧,在阴极弧靶的表面产生高温、高压、高电流密度、小体积并可迅速运动的高密度等离子体阴极弧斑。
等离子体发射出阴极斑点之后向空间扩散,大量斑点发射出的等离子体流在阴阳极间形成高能量(20 -100eV)、高速度(103 - 105m/s)及高离化率(70% - 80%)的欲镀金属离子流,在工件负偏压的作用下高速轰击工件。
同时,辅助源极辉光放电产生的欲镀金属离子流也辅助轰击工件,使工件迅速加热到渗金属处理所需的温度。
由于欲镀金属离子的高速轰击,工件表面产生大量的晶体缺陷,金属粒子借助于轰击和扩散过程渗入工件内部,形成均匀的扩渗金属层。
2. 2 表面涂层处理表面涂层处理技术是研究得比较多的方法,表面涂层又主要分为有机及特殊涂层和金属涂层。
有机及特殊涂层采用环氧树脂、乙烯树脂、聚氨酯以及橡胶等材料获得有机涂层防护膜。
在镁合金上涂覆油、油脂、油漆、蜡和沥青也可作为短时间防护处理的一种方法。
金属涂层主要是在镁合金基体表面涂覆上一层金属,主要有电镀涂层和化学镀涂层两种方法。
2. 2. 1 合金表面喷涂纳米和陶瓷涂层材料纳米表面工程技术是以纳米材料和其它低维非平衡材料为基础,通过特定的加工技术、加工手段,使固体材料表面纳米化;或直接在固体表面形成具有纳米结构的涂层的一种先进的系统工程,而镁合金表面喷涂纳米材料就是这样一种涂层系统。
它可以是由单一纳米材料组成的涂层材料,也可以是由两种或多种纳米材料组成的复合纳米体系。
从已有的研究结果看,用热喷涂技术制备纳米结构涂层,无论其结构怎样变化,与传统涂层
相比,纳米结构涂层在强度、韧度、抗蚀、耐磨、抗热疲劳等方面均有显著提高。
利用等离子弧喷涂的方法,在镁合金表面形成陶瓷涂层可以提高表面的硬度、耐磨性及耐腐蚀性能。
在镁合金表面喷涂的主要是金属陶瓷如ZrO2、CrO、AI2O3 + TiO2、MgO 等。
2. 2. 2 激光辅助热喷涂工艺由于镁的化学活性相当高,因此重新氧化的时间非常短,这给镁合金的处理带来了极大的困难。
因此可采用激光辅助喷涂工艺。
激光辅助热喷涂工艺是把待喷镁合金基体的表面清理和热喷涂结合为单一的工序,不再需要传统的脱脂、除氧化层和活化工序。
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