鎂合金表面防氧化腐蝕處理方法探析

李曉哲 徐永峰 楊超 常阿娟

摘要：輕質(zhì)金屬材料鎂合金被廣泛應(yīng)用于航天、國(guó)防、汽車、電子等行業(yè)，但是過低的標(biāo)準(zhǔn)電極電位及疏松多孔的表面氧化膜使鎂合金極易在大多數(shù)環(huán)境介質(zhì)中被氧化，嚴(yán)重縮小了它的應(yīng)用范圍。文章分析了導(dǎo)致鎂合金發(fā)生氧化的原因，綜述了近年來鎂合金的表面防氧化腐蝕處理方法，并總結(jié)出了各方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：鎂合金；防氧化腐蝕；氧化膜；導(dǎo)電氧化處理法

中圖分類號(hào)：TG174 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）29-0056-02

1 概述

鎂合金屬于輕質(zhì)金屬材料，具有強(qiáng)度高、剛度好、質(zhì)量輕、抗電磁干擾性能強(qiáng)的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航天、國(guó)防、汽車、電子等行業(yè)。但是，自然狀態(tài)的鎂合金易發(fā)生氧化，嚴(yán)重影響了鎂合金的應(yīng)用范圍，因此，鎂合金的氧化問題成為必須解決的問題。鎂合金的表面防氧化腐蝕處理方法包括化學(xué)轉(zhuǎn)化、陽(yáng)極氧化、鍍層、物理氣相沉積、激光處理、離子注入等。

2 導(dǎo)致鎂合金發(fā)生氧化的原因

導(dǎo)致鎂合金發(fā)生氧化的原因主要是材料原因、存在熔劑夾渣、貯存不當(dāng)、氧化膜工藝操作不當(dāng)、生產(chǎn)工序不對(duì)等。

2.1 材料的原因

對(duì)鎂合金材料而言，合金材料中的AI、Mn、Zn的百分含量決定了不同型號(hào)的鎂合金的抗氧化性能是不一樣的。不僅如此，即使是合金材料中的雜質(zhì)含量，也會(huì)對(duì)鎂合金的抗氧化性能產(chǎn)生大小程度不等的不良影響。因此，在采購(gòu)進(jìn)廠之后，必須按照GB5153-85進(jìn)行測(cè)試，保證從材質(zhì)方面杜絕隱患。

2.2 熔劑夾渣的影響

在澆鑄鎂合金錠塊的時(shí)候，由于含氯溶劑的比重與合金的比重相近，故很容易發(fā)生Cl-滲入合金的情況，Cl-是活性離子，若是沒有祛除，必然會(huì)降低鎂合金的抗氧化性，所以，必須禁止使用含有熔劑夾渣的鎂合金材料。

3.3 影響成膜的條件

3.3.1 溫度：溫度高，成膜速度快，會(huì)形成較硬的膜層，膜層薄且不致密，耐腐蝕性差。而且因?yàn)檩^高的溫度會(huì)令鉻酸溶液中的有效成分快速揮發(fā)，會(huì)縮短膜層的使用壽命；溫度低，膜層疏松，色澤偏淡，耐蝕性差。因此，成膜反應(yīng)在常溫下進(jìn)行即可。

3.3.2 攪拌：攪拌可以提高反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)時(shí)間，避免工件之間因?yàn)橄嗷フ趽醵斐蔁o鈍化膜，可以幫助氧化膜成膜均勻。但是，過度的攪拌會(huì)令膜層反應(yīng)過速，令工件產(chǎn)生相互碰撞而劃傷氧化膜，也容易使氧化膜成粉狀膜。因此要根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)掌握攪拌強(qiáng)度。

3.3.3 時(shí)間：氧化時(shí)間不足，膜層生長(zhǎng)期不夠，導(dǎo)致膜層薄，顏色不均勻；氧化時(shí)間過長(zhǎng)，膜層變得粗糙且疏松，色澤不正，附著力差。一般正常的氧化時(shí)間控制在5～10min最為適宜。

3.3.4 pH值：鉻酸溶液的pH值過低，會(huì)加快鎂金屬溶解速度，導(dǎo)致膜層疏松，造成成膜速度加快，附著力差；若pH值過高，成膜反應(yīng)會(huì)減慢，導(dǎo)致膜層薄、色澤淺，耐腐蝕性差。鉻酸溶液的pH值在1.5左右最好，在生產(chǎn)過程中可以使用濃H2SO4和濃氨水調(diào)節(jié)pH值。

3.3.5 水洗吹干：氧化后的水洗應(yīng)立即進(jìn)行，一般要在氧化后的5～10s內(nèi)進(jìn)行，以杜絕濕態(tài)膜水解作用。然后必須利用壓縮空氣快速吹干工件，否則會(huì)影響成膜的完整性，從而降低抗蝕性。

3.3.6 烘干：烘箱溫度保持在50℃～60℃，時(shí)間為20～30min最適宜。溫度過高會(huì)讓膜層出現(xiàn)裂紋，降低了抗腐蝕性。

3.3.7 預(yù)處理：在鎂合金氧化前對(duì)工件進(jìn)行預(yù)處理，除去其表面的油脂、切削油等污物。預(yù)處理的過程是：堿洗→超聲波水洗→酸浸→酸洗。堿洗用NaOH，溫度：50℃～60℃，時(shí)間：5～8min；酸洗用HNO，常溫，時(shí)間：2～3min。

4 結(jié)語(yǔ)

不同的處理方法都能提高鎂合金的防氧化腐蝕性能，但是每個(gè)方法都有不足。在實(shí)際工作中，要根據(jù)實(shí)際需要，采取合適的方法以及方法組合，做好鎂合金的防氧化腐蝕工作。鎂合金化學(xué)氧化工藝，可以獲得金黃色導(dǎo)電鈍化膜，膜層結(jié)合力強(qiáng)，耐蝕性好，能夠滿足軍工生產(chǎn)的需求。

參考文獻(xiàn)

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