鎂鋁合金的導(dǎo)電氧化和日常防護(hù)

付文帆

（山西大眾電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司，山西 太原 030024）

金屬鎂是工業(yè)合金眾多類型中化學(xué)性質(zhì)最活潑的金屬材料，其標(biāo)準(zhǔn)的電極電位與其它金屬材料相比更低。處于干燥的環(huán)境中，金屬鎂表面會(huì)形成一層氧化薄膜，可以使金屬鎂在一定程度上防止外界的腐蝕[1]。但由于金屬鎂表面上形成的薄膜密度相對(duì)較低，且空隙較多，因此防腐效果存在一定的局限性，且薄膜表面還會(huì)顯現(xiàn)出明顯的化學(xué)和電化學(xué)活性。鎂合金的耐腐蝕性能不足以使其在較多的領(lǐng)域中應(yīng)用，而鎂鋁合金表面防護(hù)技術(shù)可以從內(nèi)部的雜質(zhì)控制入手，提高鎂鋁合金的純度，進(jìn)而發(fā)展出新的耐腐蝕合金離子注入到鎂鋁合金當(dāng)中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鎂鋁合金表面的防護(hù)[2]。

1 鎂鋁合金導(dǎo)電氧化流程

1.1 使用設(shè)備

鎂鋁合金導(dǎo)電氧化工藝主要使用的設(shè)備包括毫歐計(jì)和氧化槽。毫歐計(jì)主要用于測(cè)量鎂鋁合金試件導(dǎo)電氧化前后的電阻。氧化槽中含有氟化鈉，為鎂鋁合金材料的導(dǎo)電氧化提供條件。

1.2 使用材料

鎂鋁合金導(dǎo)電氧化所需材料包括未被氧化腐蝕的鎂鋁合金材料，去除鎂鋁合金表面油性的40g/L～80g/L的氫氧化鈉和20g/L～60g/L的碳酸鈉溶液，去除鎂鋁合金表面薄膜的20%～35%硝酸溶液，用于使鎂鋁合金發(fā)生導(dǎo)電氧化的三氧化鉻、氟化鈉以及亞鐵氰化鉀2～4g/L、20～25g/L磷酸、1.5～2.5g/L硼酸、5～7g/L添加劑等材料。

1.3 流程基本步驟

鎂鋁合金的導(dǎo)電氧化主要流程可分為五步，分別為：常溫除油、堿液腐蝕、精蝕、化學(xué)導(dǎo)電氧化以及封閉。

（1）鎂鋁合金的前處理。鎂鋁合金的前處理是對(duì)試件進(jìn)行常溫除油操作，將鎂鋁合金試件經(jīng)過化學(xué)除油及熱水、流動(dòng)水清洗后，放置在40g/L～80g/L的氫氧化鈉和20g/L～60g/L的碳酸鈉溶液中，溫度控制在25℃～40℃之間，持續(xù)2min～3min對(duì)其進(jìn)行出光處理，從而防止試件在堿性除油的過程中表面產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物，將光鮮的表面裸露在外。在鎂鋁合金導(dǎo)電氧化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)鎂鋁合金表面的情況，可適當(dāng)延長(zhǎng)處理時(shí)間，對(duì)其進(jìn)行化學(xué)除油及出光。同時(shí)在硝酸溶液中添加氫氟酸可以有效提高鎂鋁合金的出光效果。

（2）鎂鋁合金的導(dǎo)電氧化。鎂鋁合金的導(dǎo)電氧化是將鎂鋁合金試件放置在事先調(diào)配好的導(dǎo)電氧化溶液中，屬于純化學(xué)反應(yīng)，不需要通電。在導(dǎo)電氧化工藝進(jìn)行的過程中導(dǎo)電氧化液中的三氧化鉻含量過少會(huì)影響鎂鋁合金成膜效果。而亞鐵氰化鉀以及氟化鈉可以有效加快鎂鋁合金的導(dǎo)電氧化速度，縮短氧化時(shí)間。因此，通過調(diào)整二者之間的含量比例可使氧化膜呈現(xiàn)出不同顏色。但氟化鈉含量過高時(shí),也會(huì)進(jìn)一步造成氧化膜疏松甚至變成粉狀鎂鋁合金。

（3）鎂鋁合金的后續(xù)處理及存放。鎂鋁合金導(dǎo)電氧化工藝的后續(xù)處理主要采用老化的方法，老化可以有效提高氧化膜的耐腐蝕性。經(jīng)過后續(xù)處理后的氧化膜的耐腐蝕性能以及抗點(diǎn)腐蝕性能都會(huì)得到明顯的提高。導(dǎo)電氧化后的鎂鋁合金應(yīng)當(dāng)將其存放在不能發(fā)生燃燒反應(yīng)的容器當(dāng)中，并且防止其與其它易燃、可燃性的物品存放在一起，不可傾斜放置。鎂鋁合金存放的總體積不可超過1.5立方米，總堆積存放高度不可超過5.5米。鎂鋁合金遇到水容易產(chǎn)生大量的氫氣，因此在存放時(shí)必須盛放在加設(shè)密封蓋的容器中，并在密封蓋上增加一個(gè)通氣孔，存放在通風(fēng)的環(huán)境中，防止鎂鋁合金接觸潮濕的空氣，避免受潮。

2 鎂鋁合金的日常防護(hù)

（1）鎂鋁合金的腐蝕。鎂鋁合金的腐蝕主要包括大氣腐蝕、介質(zhì)腐蝕、電偶腐蝕、全面腐蝕以及點(diǎn)蝕與絲狀腐蝕。

在大氣環(huán)境中的鎂鋁合金的腐蝕實(shí)質(zhì)是鎂鋁合金材料受到空氣中的濕度及污染物影響，造成其表面出現(xiàn)腐蝕反應(yīng)。由于鎂鋁合金具有比其它金屬合金材料更低的電極電位，因此當(dāng)鎂鋁合金與其它高于鎂鋁合金電極電位的金屬材料接觸時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電偶腐蝕現(xiàn)象。若鎂鋁合金長(zhǎng)時(shí)間暴露在含有氯離子的非氧化介質(zhì)當(dāng)中，則更加容易出現(xiàn)集中于金屬表面很小的范圍并深入到金屬內(nèi)部的腐蝕現(xiàn)象，而在中性或堿性溶液中，鎂鋁合金表面的這一現(xiàn)象又會(huì)進(jìn)一步加劇。

（2）鎂鋁合金導(dǎo)電氧化的性能測(cè)試。設(shè)置未經(jīng)過導(dǎo)電氧化工藝處理的鎂鋁合金為空白鎂鋁合金，則空白鎂鋁合金試樣與通過導(dǎo)電氧化工藝后的鎂鋁合金試樣的性能測(cè)試結(jié)果如圖1所示。

圖1 性能測(cè)試結(jié)果圖

由圖1可知，空白鎂鋁合金試樣的腐蝕電位為-0.84V、腐蝕電流為2.84μA/cm2，而經(jīng)過導(dǎo)電氧化后的鎂鋁合金腐蝕電位為-0.82V。腐蝕電流為1.35μA/cm2。從測(cè)試結(jié)果可以看出，導(dǎo)電氧化后的鎂鋁合金的腐蝕速率比空白鎂鋁合金小得多，耐腐蝕性得到了明顯的提高。

（3）鎂鋁合金的日常防護(hù)。鎂鋁合金的日常防護(hù)可分為化學(xué)防護(hù)、陽極氧化防護(hù)以及金屬鍍層防護(hù)三種方法。通過化學(xué)防護(hù)后鎂鋁合金材料的表面會(huì)形成一層致密的氧化保護(hù)膜，該保護(hù)膜能夠與鎂鋁合金材料之間形成緊密的結(jié)合，從而阻擋外界腐蝕物質(zhì)直接對(duì)鎂鋁合金的表面進(jìn)行侵蝕作用，進(jìn)一步提升鎂鋁合金的耐腐蝕性能。鎂鋁合金的陽極氧化防護(hù)處理是為了降低氧化膜的空隙密度，通過將未被腐蝕的鎂鋁合金放置在電解質(zhì)水溶液中，再接入高電壓的形式，使鎂鋁合金表面形成氧化膜微孔后產(chǎn)生火花放電斑點(diǎn)，以此提升鎂鋁合金氧化膜的保護(hù)能力。鍍鎳層能夠獲得良好的力學(xué)性能、耐腐蝕性、可焊性以及對(duì)環(huán)境的穩(wěn)定性，并且可以覆蓋鎂鋁合金表面小孔內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)對(duì)鎂鋁合金的防護(hù)。

3 結(jié)語

鎂鋁合金作為當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的鎂合金材料，對(duì)其腐蝕行為的研究具有十分重要的意義。通過本文研究提出了相應(yīng)的日常防護(hù)方法，為鎂鋁合金的防護(hù)技術(shù)提供支持。