镁合金表面处理方法

　　1 化学转化膜处理

　　1.1 铬酸盐

　　目前主要采用以铬酐或*********盐为主要成分的溶液化学处理,即铬化处理。铬化反应机理是金属表面的原子溶于溶液,引起金属表面与溶液界面的pH值上升,从而在金属表面沉积一薄层铬酸盐与金属的胶状混合物,包括六价与三价的铬酸盐和基体金属。这层胶状物非常软,因此在操作中必须细心,膜干燥后变硬,经不高于80e的热处理可提高其硬度与耐磨性。干燥后具有显微状裂纹,有利于其与涂层结合。

　　1.2 磷化

　　磷化膜层为微孔结构且与基体结合牢固,具有良好的吸附性、耐蚀性,用作镁合金涂漆前的打底层。用磷酸盐、高锰酸盐处理的镁合金,可形成以Mg3(PO4)2为主要组成物并含有铝、锰等化合物的磷化膜,成膜4~6Lm。作为镁合金的预处理方法,其将取代污染严重的铬酸盐处理。镁合金的磷化膜广泛用做涂漆的底层,用于装运和储存时起保护作用。

　　1.3 锡酸盐

　　将镁合金(ZC71)在485e固溶处理8h后水淬,再在180e回火16h,然后取试样,并对试样进行酸洗等预处理,再把试样按试验要求浸泡在锡酸盐池中进行化学转化处理。

　　镁合金表面成膜后,用扫描电镜和X射线检测分析可知,试样表面形成一层2~5Lm的保护膜,其主要成分为MgSnO3晶体和Mg(ZnCu)2共晶体。随处理时间的延长,镁合金的电极电位上升并趋向稳定,耐蚀能力明显提高。在静止状态下,电极电位稳定在大约-1.2V,而在搅拌状态下稳定在-0.7V和-0.6V,可见搅拌有利于成膜。锡酸盐处理适合抗腐蚀性差的镁合金,也可作为有机涂层的前处理工艺。

　　2 化学氧化处理

　　化学氧化处理可在镁合金表面形成0.5~5.0Lm的防护膜,此膜与油漆结合良好,但容易划伤和擦伤,故用作一般工序之间的防护和装饰。成品件在化学氧化处理后进行喷漆涂装处理。

　　3 阳极氧化处理

　　3.1 氟化物阳极氧化

　　在120V下,在25%氟化铵槽中进行交流阳极氧化,去掉表面杂质并形成一薄层珍珠似的MgF2膜。因该膜使有机处理结合较差,在进一步处理前,通常在沸腾的铬酸中将它剥去。

　　3.2 电解阳极氧化

　　电解阳极氧化处理能得到硬的类似陶瓷的涂层,该涂层除防腐蚀外还有一定的耐磨性。这种膜是多孔的,在封闭前不起什么作用,但是可以通过把工件浸入热的稀*********钠和氟化铵溶液中,随后排水并干燥使膜密封。较好的方法是用高温固化环氧树脂浸渍。树脂密封的阳极氧化膜具有很高的抗蚀和耐磨能力。氧化膜具有多孔的特点,但这些孔不穿透膜层,但可吸附油和蜡,使孔隙封闭。多孔膜可作为涂层的理想底层。阳极氧化膜不封闭,不起防护作用,必须进行封闭处理

　　4 等离子微弧阳极氧化处理

　　等离子微弧阳极氧化是阳极氧化技术的发展,它使用比普通阳极氧化高的电压。微弧氧化是将Al、Ti、Ta等金属或其合金置于电解质水溶液中,利用电化学方法,使该材料表面微孔中产生火花放电斑点,在热化学、等离子体化学和电化学共同作用下,生成陶瓷膜层的阳极氧化方法。等离子微弧阳极氧化在阳极区产生等离子微弧放电,火花存在时间为1~2s,火花放电使阳极表面局部温度升高,使微区温度高于1000e。从而使阳极氧化物熔覆在金属表面,形成陶瓷质的阳极氧化膜,大大提高了阳极氧化膜的硬度和致密性。火花产生的原因是由于外加电压大于已沉积层的击穿电压。氧化膜厚度随电流密度和处理时间增加而增厚,一般膜厚度在2.5~30.0Lm。等离子体微弧阳极氧化膜的耐蚀性与抗磨性比普通阳极氧化膜高。

　　5 表面渗层处理

　　5.1 氮化处理

　　镁合金可通过离子渗氮提高表面抗腐蚀能力。此法是通过把氮气解离,用高电压加速装置,把氮离子植入镁合金的表面。Nakatsugawa等人对镁合金AZ91D进行离子渗氮的研究表明,在5%的NaCl溶液中进行腐蚀试验,镁合金表面的氮离子在大于1时可明显提高耐蚀性,在5@1016ions/cm2时平均腐蚀率和坑蚀深度达到小。没有渗氮的试样******腐蚀深度达200Lm,而经5@1016ions/cm2渗氮处理试样的******腐蚀深度才80Lm。可以看出由于氮离子的渗入大大提高了镁合金的抗蚀性。

　　5.2 渗铝

　　众所周知,铝合金表面要比镁合金表面容易处理,铝的氧化膜有较好的保护作用,而且三氧化二铝有高的硬度,提高了铝合金的耐磨性。因此,镁合金表面渗铝也能提高其耐蚀、耐磨性。将镁件埋入铝粉,通入纯度大于99.995%的氩气,在450e下加热1h,然后在炉内冷至100e以下,可得750Lm的Al2Mg中间过渡层。铝在表面氧化为三氧化二铝分散在镁表面,提高了镁件的表面硬度和耐腐蚀性能。由X射线分析可知,表面层主要由D相Mg和C相(Al12Mg17,典型的金属间化合物)组成。

　　6 金属涂层处理

　　镁合金也可用金属涂层加以保护,金属涂层可使用电镀、化学镀或热喷涂方法获得。电镀层可选用Cu或Ni2Cr2Cu层。化学镀膜通常用化学镀Ni2P合金。

　　金属涂层通常采用化学镀镍磷层。化学镀镍磷镀层厚度均匀,硬度高,耐磨性好,有良好的耐蚀性,有很好的可焊性和可抛光性。

　　镁和镁合金化学镀镍有两种工艺:

　　(1)除油-电解除油-浸蚀-活化-浸锌-氰化预镀铜-浸稀酸-化学镀镍-后处理-烘烤。

　　(2)除油-电解除油-浸蚀-弱浸蚀-浸氢氟酸-化学镀镍-后处理-烘烤。

　　工艺(1)要经打底处理,代价高,操作复杂。工艺(2)比工艺(1)简单,直接化学镀镍,易操作,代价低。