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首頁(yè) 檢測技術(shù)與成果

分享:鎂合金微弧氧化表面處理技術(shù)研究進(jìn)展及展望

鎂合金是目前最輕的金屬結構材料,同時(shí)具有高的比強度和良好的鑄造性能,成為工程塑料、鋁合金和鋼材應用的競爭者或替代品,在汽車(chē)、航空、電子、兵工等領(lǐng)域具有廣泛的應用前景,但其化學(xué)活性高(標準電極電位為?2.37 V)、極易腐蝕、耐磨性差、表面膜疏松多孔等,這些缺點(diǎn)成為制約其發(fā)揮結構性能優(yōu)勢的最大障礙。因此,鎂合金需要進(jìn)行表面處理后才能在大氣條件下長(cháng)期使用。

目前廣泛采用的表面改性方法主要有陽(yáng)極氧化處理、微弧氧化處理、激光表面處理、離子注入和磷化電泳處理等[1-2]。但是,經(jīng)過(guò)傳統的陽(yáng)極氧化處理的鎂合金表面的氧化膜較薄、耐蝕性差及嚴重環(huán)境污染等問(wèn)題,難以滿(mǎn)足防腐和環(huán)保的要求[3];離子注入和激光表面處理因成本和批量生產(chǎn)問(wèn)題阻礙了其發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應用[4];磷化電泳處理工藝還不成熟、工藝過(guò)程復雜、廢水排放量大、環(huán)境污染嚴重,限制了其應用和發(fā)展[5]。而微弧氧化是將Mg、Al、Ti等有色金屬置于電解液中,利用火花放電作用在鎂合金表面生成陶瓷膜的方法。由于微弧氧化技術(shù)生成的陽(yáng)極氧化膜與金屬基體結合力強、電絕緣性好、光學(xué)性能優(yōu)良、耐熱沖擊、耐磨損、耐腐蝕,表面防護效果遠遠優(yōu)于傳統的表面處理方法,同時(shí)該技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、效率高、無(wú)污染、處理工件能力強等優(yōu)點(diǎn),逐漸成為鎂合金常用的表面處理方法[6-7]。

本文從微弧氧化技術(shù)的發(fā)展研究現狀著(zhù)手,重點(diǎn)討論了電解液體系、電參數、氧化時(shí)間、添加劑等對鎂合金陶瓷膜性能的影響,進(jìn)而分析了微弧氧化陶瓷膜的組成、結構特征和形成過(guò)程,總結了鎂合金微弧氧化存在的問(wèn)題并對其發(fā)展進(jìn)行了展望。

1. 微弧氧化的研究現狀

微弧氧化概念于20世紀50年代提出[8],70年代Markow在傳統鋁陽(yáng)極上進(jìn)行陽(yáng)極氧化研究,被Yerokhin[9]稱(chēng)之為微弧氧化技術(shù)。微弧氧化裝置主要由電源和電解槽組成,如圖1所示。微弧氧化技術(shù)所形成的氧化膜具有明顯的三層結構:外部的疏松層、中間的致密層和內部的結合層。致密層占總膜厚的90%,與基體形成微區冶金結合。疏松層中存在許多孔洞及其他缺陷,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)。微弧氧化技術(shù)與陽(yáng)極氧化技術(shù)的比較如表1所示。Kurse[11]利用火花放電在純鋁表面獲得含Al2O3的硬質(zhì)膜層,為微弧氧化技術(shù)提供了研究基礎。

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