镁合金表面涂层的发展历程
镁合金发展历史
镁合金发展历史一、镁合金的起源与发展镁合金是一种以镁为基础元素的合金材料，其具有低密度、高比强度和良好的耐腐蚀性能，因此被广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。
镁合金的发展可以追溯到19世纪。
二、19世纪的镁合金研究19世纪中叶，法国科学家皮埃尔·尚尼耶发现了镁的存在，并对其进行了深入研究。
他首次将镁与其他金属进行合金化，并发现镁与铝合金化可以获得更强的材料。
这一发现开启了镁合金研究的先河。
三、镁合金的应用拓展镁合金在航空航天领域的应用是最早且最重要的。
20世纪初，德国航空工程师赫尔曼·格罗特夏尔开始研究并应用镁合金材料于飞机制造中。
他成功地将镁合金应用于制造飞机结构部件，取得了显著的成果。
随着飞机工业的发展，镁合金的应用也逐渐扩展到其他领域。
四、20世纪的镁合金革新20世纪上半叶，随着材料科学的进步和工业化生产的需求，镁合金的研究进入了一个新的阶段。
各国的科学家们纷纷投入到镁合金的研究中，开发出了更多种类的镁合金，并不断改进其性能。
在第二次世界大战期间，镁合金在军事领域得到了广泛应用，为战争胜利做出了重要贡献。
五、镁合金的现代应用20世纪后半叶，随着科技的飞速发展，镁合金的应用领域进一步拓展。
汽车工业成为了镁合金的主要应用领域之一。
由于镁合金具有低密度和较高的强度，可以有效减轻车身重量，提高汽车燃油效率。
同时，镁合金的良好耐腐蚀性能也使其成为汽车零部件的理想材料。
六、镁合金的未来发展随着科技的不断进步，镁合金的研究和应用仍在不断推进。
目前，科学家们正在研究如何进一步提高镁合金的强度和耐腐蚀性能，以满足新材料的需求。
同时，研究人员也在探索镁合金与其他材料的复合应用，以期获得更好的综合性能。
七、结语镁合金作为一种重要的结构材料，其发展历程经历了多个阶段。
从19世纪的初步研究到20世纪的革新，再到现代的广泛应用，镁合金的发展经历了一个漫长而充实的历程。
相信在科技的推动下，镁合金的未来会有更加广阔的发展前景。
镁合金表面铝涂层研究新进展
镁合金表面铝涂层研究新进展张津,麻彦龙,黄福祥,肖锋(重庆工学院材料科学与工程学院,重庆400050) [摘 要] 对镁合金表面沉积铝涂层这一镁合金表面处理的新技术进行了总结,分析了传统镁合金表面处理的优缺点以及在镁合金表面沉积铝涂层的优势。
最新的在镁合金表面沉积铝涂层的工艺主要有铝粉埋覆扩散法、铝粉刷涂埋覆扩散法、火焰喷涂热扩散法、电弧喷涂热压法、动态金属喷镀法。
在对以上沉积原理的分析和理解的基础上,详细阐述了镁合金表面铝涂层的耐蚀机理,并指出了该技术的应用前景和制约其发展的主要因素。
[关键词] 镁合金;铝涂层;扩散;热喷涂;耐蚀性[中图分类号]TG146.2 [文献标识码]A [文章编号]1001-3660(2007)05-0064-04The La test Researches of A lum i n u m Coa ti n g on M agnesi um A lloysZHAN G J in,M A Yan 2long,HUAN G F u 2xiang,X I AO F eng(College of Materials Science and Engineering,Chongqing I nstitute of Technol ogy,Chongqing 400050,China )[Abstract] A ne w strea m of surface treat m ent technol ogies for magnesiu m all oys,depositing alu m inu m on magnesi 2u m all oy,is su mmarized on the basis of recent laborat ory ex peri m ents .The str ong points and weak point of traditi onal mag 2nesiu m all oy surface treat m ent technol ogies were analyzed and the advantages of alu m inu m coating on magnesiu m all oy were exp lained .The latest alu m inu m coating depositing technol ogies on magnesiu m all oy varies fr om diffusi on bet w een alu m inu m po wder and magnesiu m all oy matrix at high te mperature t o ther mal s p raying alu m inu m po wder or thread materials with both traditi onal and advanced s p raying equi pments .Based on the understanding t o different technol ogies,the corr osi on 2resistant mechanis m of alu m inu m coating on magnesiu m all oyswas further discussed .Finally,the app licati on f oregr ound of the tech 2nol ogy in questi on was p redicted and the maj or p r oble m s li m iting its devel opment were put for ward .[Key words] Magnesiu m all oy;A lu m inu m coating;D iffusi on;Ther mal s p raying;Corr osi on resistance[收稿日期]2007-06-26[基金项目]重庆市科技攻关重点项目(CSTC2004AA400326);重庆市重点自然科学基金项目(CSTC200413A4002)[作者简介]张津(1963-),女,重庆人,教授,博士,主要从事表面工程领域的研究。
镁合金的前世今生干货：超详细的镁合金发展简史
镁合金的前世今生干货：超详细的镁合金发展简史镁锂新世界11-30En somme, la Beauté est partout. Ce n'est point elle qui manque à nos yeux, mais nos yeux qui manquent à l'apercevoir.生活中不缺乏美，缺少的是发现美的眼睛----奥古斯特·罗丹，19世纪的法国雕塑家，欧洲雕刻三大支柱之一，他的地狱之门特别有意思。
今天笔者带大家了解的是金属镁，希望对您更深入了解镁的镁及镁合金的前世今生有所帮助！一、发现镁：目前普遍认为英国人戴维于1808年用钾还原氧化镁制得金属镁。
它是一种银白色的轻质碱土金属，化学性质活泼，能与酸反应生成氢气，具有一定的延展性和热消散性。
镁元素在自然界广泛分布，是人体的必需元素之一。
镁（Magnesium）是一种金属元素，元素符号是Mg。
备注：据史书记载，我国古代的炼丹家在长期的炼制丹药过程中，发现硝、硫磺和木炭的混合物能够燃烧爆炸，由此诞生了中国古代四大发明之一的火药。
至于镁.我想古代中国还没有什么确切的名字吧。
至于中国古代制作烟花早于美国发现几百年，有没有发现镁元素这些，等考古学家正名吧。
再备注：汉弗里·戴维(1778年12月17日-1829年5月29日)是英国化学家。
1802年开创了农业化学。
1807年用电解法离析出金属钾和钠；1808年分离出金属钙、锰、钡和镁。
话说这家伙好厉害啊，据说是发现元素最多的科学家，虽然名声有待考证，当然这些都是八卦。
二、创造镁----镁及镁合金的发展简史1828年，法国科学家比西（A.A．Bussy）用还原法从熔融的无水氯化镁得到纯镁。
1886年，以Bunsen的电解槽为基础，德国建立了首个商业性电解镁厂，镁合金在德国开始工业化生产。
1910年世界镁产量约10吨／年。
镁合金表面处理研究现状及发展趋势
镁合金表面处理研究现状及发展趋势梁春林,刘宜汉,韩变华,李红兵,吉海滨,姚广春(东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110004) [摘 要] 近年来,3C 产业迅猛发展,节能环保成为全球关注的焦点,而减轻材料的重量和材料的循环利用是实现环保的重要手段。
镁合金是最轻的工程金属材料之一,它具有良好的比强度、比刚度、可再循环和良好的铸造性能等特点,具有替代传统材料的广阔前景,被誉为21世纪绿色金属结构材料。
但镁合金的耐蚀性差,严重阻碍了它的工业应用。
因此,镁合金的表面防护处理极为重要。
现在镁合金的表面处理工艺多种多样,良莠不齐。
为了探索镁工业表面处理的最佳工艺,按照表面改性和表面涂层两大类系统地阐述了当今国内外镁合金表面处理的各种方法及其优缺点。
最后,在综合前述处理工艺的基础上,提出了今后镁合金表面处理工艺的发展趋势。
[关键词] 镁合金;表面处理;表面改性;表面涂层[中图分类号]TG174.4 [文献标识码]A [文章编号]1001-3660(2006)06-0057-04Presen t S itua ti on and D evelop m en t Trend of M g A lloy Surface Trea t m en tL I AN G C hun 2lin,L I U Yi 2han,HAN B ian 2hua,L I H ong 2bing,J I H a i 2bin,Y AO G uang 2chun(Material and Metallurgy College,Northeast University,Shenyang 110004,China )[Abstract] A s 3C industry has being devel oped rap idly recently,energy 2saving and envir onment p r otec 2ti on have been the worldwide focal point .Reducing weight and cyclical utilizati on of martial are the best meth 2ods .Magnesiu m all oy is one of the lightest engineering materials .It has been na med the 21century green struc 2tural metallic materials and has extensive app licati on p r os pect f or its characteristics such as s pecific strength,s pecific rigidity,recirculati on,better casting p r operty and s o on .But the industry app licati on of magnesium al 2l oy is severely li m ited f or its l ow corr osi on resistance .So the p reventive dis posing on the surface of magnesiu m all oy is very i m portant .Now,there are many kinds of surface treat m ent technol ogies ofMg all oy .I n order t o ex 2p l ore the op ti m al technol ogy of surface treat m ent,many methods of surface treat m ent f or magnesiu m all oy are re 2vie wed and res pective characteristic at home and board are discussed .Es pecially surface modificati on and sur 2face coating are e mphasized t o be analysed .I n the end the devel opment trend of magnesiu m all oy in future is al 2s o given basing on the f or mer methods .[Key words] Mg all oy;Surface modificati on;Surface treat m ent;Surface coating[收稿日期]2006-07-24[作者简介]梁春林(1979-),男,四川巴中人,硕士,研究方向:镁合金表面处理工艺。
镁合金表面处理技术现状和发展趋势
第31卷第4期Vol.31No.42010青岛理工大学学报Journal of Qingdao Technological University镁合金表面处理技术现状和发展趋势张 勇,张泰峰,赵维义,朱武峰(海军航空工程学院青岛分院,青岛266041)摘 要:多种表面处理技术应用于镁合金的防护上,以便改善镁合金的性能,扩大镁合金的应用领域,提高镁合金材料的使用寿命.论述了镁合金表面处理技术,包括化学氧化、阳极氧化、金属涂层、有机物涂层等研究和应用的现状;着重阐述了微弧氧化技术具有膜层与基体结合强度高、硬度高、耐磨性好、抗腐蚀能力强、热稳定性好等优点;概述了微弧氧化技术国内外研究与应用现状,并提出微弧氧化技术是镁合金表面处理的重点.关键词:镁合金;表面处理;微弧氧化中图分类号:T G174.4 文献标志码:A 文章编号:1673—4602(2010)04—0111—06Study Situ ation and Development T rend ofSurface T reatment for Magnesium AlloyZHAN G Y ong ,ZHAN G Tai 2feng ,ZHAO Wei 2yi ,ZHU Wu 2feng(Qingdao Branch ,Naval Aeronautical Engineering Academy ,Qingdao 266041,China )Abstract :Different surface t reat ment was applied to defence for magnesium alloy in order toimp rove capability ,extend application field and increase service life.In t his paper ,a reviewwas made on t he st udy and application of surface treat ment for magnesium alloy ,which in 2cluded chemical o xidation ,anodic oxidation ,metal coating ,organic coating etc.It focused ont he merit s of micro 2arc oxidation ,including high layer 2base bonding strengt h ,high rigidity ,excellent wear resistance and corro sio n resistance ,good t hermal stability and so on.The re 2cent st udy sit uation at home and abroad and application sit uation of micro 2arc o xidation tech 2nology were also summarized.Micro 2arc o xidation technology was t he develop ment t rend ofsurface t reat ment for magnesium alloy.K ey w ords :magnesium alloy ;surface t reat ment ;micro 2arc oxidation收稿日期:2009212219作者简介:张 勇(19812 ),男,重庆荣昌人.讲师,主要从事飞机结构的腐蚀与防护研究.E 2mail :zhangyong308@. 镁合金因其比重小、高的比强度和比刚度、优良的减震性和电磁屏蔽性、很好的回收性等优点,在航空航天、汽车工业、电子产品壳体等方面有着广泛的应用前景,被材料专家誉为21世纪最具有开发与应用潜力和发展前景良好的绿色工程材料.但镁合金具有很高的化学和电化学活性,在大气中特别是在潮湿和沿海地区很容易受到腐蚀,这限制了镁合金的广泛应用.控制镁合金的成分和形成均匀的组织可以提高镁合金的抗蚀性,但镁合金的最终腐蚀防护常需要进行表面处理,要获得自我保护的钝化膜需要新发现和新技术的开发.目前,多种表面处理技术应用于镁合金的防护上,以便改善镁合金的性能,扩大镁合金的应用领域,提高镁合金材料的使用寿命[123].主要常见的镁合金材料表面处理方法有化学氧化、阳极氧化、金属涂211青岛理工大学学报第31卷层、有机物涂层等.1 镁合金表面处理技术1.1 化学氧化处理镁合金的化学氧化处理是通过镁合金基体与某种特定溶液相接触,发生化学反应,在金属表面生成一层附着力良好的保护性钝化膜的技术.镁合金化学转化膜的防蚀效果优于自然氧化膜,并且化学转化膜可提供较好的涂装基底.镁合金化学转化膜处理有很多种,按照化学处理液的不同可分为铬酸盐系、磷酸盐系、有机酸系、高锰酸盐系以及氟锆酸盐系等.目前主要采用以铬酐酸或重铬酸盐为主要成分的水溶液化学处理(称为铬化处理).铬化处理可形成金属基体氧化物和铬酸盐组成的混合氧化物薄膜,铬酸盐膜的耐蚀性取决于膜层中铬的含量,含量越高,耐蚀性越好.Cr6+的含量越高,膜层的自愈合能力越强.美国化学品Dow公司根据不同工业需要开发了一系列的镁合金铬化转化剂,其中以Dow7工艺为代表的铬酸盐处理在工业上已经得到了广泛应用[425].铬化处理工艺成熟、性能稳定,但是由于铬酸盐中的Cr6+具有毒性,对环境污染严重,排放受到环保法规的限制,且废液处理成本高,欧洲从2003年起已经禁止使用铬酸盐.如今,镁合金化学氧化处理的研究集中在开发新型化学转化膜上,如无铬化学转化膜和稀土化学转化膜等.化学氧化处理的主要特点是设备投资少、工艺简单、经济,但镁合金的化学转化膜较薄,且质脆多孔,耐磨性、耐蚀性不太好,只能减缓腐蚀速度,并不能有效防止腐蚀,一般作为装饰及中间防护层,不作为长期防腐和耐磨保护层.1.2 阳极氧化阳极氧化是利用电化学方法,在相应的电解液和特定的工艺条件下,以镁或镁合金为阳极,以不锈钢、铁或镍为阴极,通过外加电流,在镁或镁合金表面产生一层较厚而且相对稳定的氧化膜的过程.阳极氧化所得的氧化膜厚,具有一定的强度和硬度,耐磨性和耐蚀性也较化学转化膜好.同时,由于具有多孔结构,阳极氧化膜还能按要求进行污染小、成本低的着色/封孔处理,还可以为进一步涂覆有机涂层如油漆、涂料等提供优良基底.镁合金阳极氧化可以在碱性或酸性电解液里使用直流或交流电来完成,但处理液的成分强烈影响阳极氧化膜的结构和组成.早期的阳极氧化处理是用含铬的有毒化合物的处理液,如Dow17和Cr222工艺进行的镁阳极氧化处理,后来逐渐发展为处理液以磷酸盐、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(例如HA E工艺)[6].我国也开发了无铬、无磷等无毒害组分的绿色环保型电解液(N EW)[7].阳极氧化处理的生产工艺要比化学氧化处理复杂,但是阳极氧化能够适应形状复杂的工件处理,并且一次成膜面积大,膜层性能较好,成为镁合金工业化中的常见方法.1.3 金属涂层镁合金一般采用电镀、化学镀或者热喷涂方法来获得金属涂层,使基体金属获得涂层金属的某些优良特性.电镀是阴极沉积所需金属元素工艺,被沉积的金属在工件表面形成结合牢固的致密镀层,电镀层可选用Cu、Cu2Ni2Cr层.化学镀是采用金属盐和还原剂在同一镀液中进行氧化还原反应,并在金属表面形成金属镀层,其中应用最广的是化学镀Ni2P[8].由于镁合金十分活泼,表面会迅速生成氧化膜,妨碍沉积的金属与基底形成金属-金属键,因此在镁合金表面电镀或化学镀是很困难的,一般采用化学转化镀金属.镁合金直接化学镀镍后,再根据需要电镀耐蚀金属,但化学镀镍液稳定性不太好,要大规模生产应用还需进一步研究,并且再回收使用过的镁料和镍会污染镁合金,有研究者采用用镀锌和锡代替铜和镍,并取得了初步成果[9].热喷涂是通过火焰、电弧或等离子体等热源,将某种线状或粉状的材料加热至熔化或半熔化状态并加速形成高速熔滴,喷向基体在其上形成涂层.可以对材料表面进行强化,提高其耐磨和耐腐蚀等性能[10].在镁合金表面喷涂Al并加热扩散,使表面涂层的Al和次表面层中的Mg能相互扩散,形成β2Mg17Al12,同时消除了基体与喷涂层间的孔隙,达到了封闭涂层的效果,涂层熔合致密,可有效地提高镁合金表面的耐腐蚀性能[11].311第4期 张 勇,等:镁合金表面处理技术现状和发展趋势1.4 有机物涂层镁合金可用环氧树脂、聚氨酯以及橡胶等材料获得有机涂层防护膜,也可把油、油脂、油漆、蜡和沥青涂覆在表面获得一定程度的保护.有机涂层保护机理主要是屏蔽作用、钝化缓蚀作用和电化学保护作用.有机涂层品种多,适应性广,施工简单且经济.经过适当的预处理再涂覆有机涂层可大幅度提高镁合金的耐蚀性.然而,该法的不足之处在于涂层一般比较薄(小于1μm)、有孔隙、力学性能差,涂层与基体的结合力差,在强腐蚀介质的冲刷、冲击、腐蚀、高温下容易脱落,耐磨性也较差,只能用来短时间保护金属,不能用做长期保护涂层[12].有机涂层一般用于最终的表面层,起到提高抗腐蚀性、耐磨性、装饰性作用.1.5 其他新型处理方法前面所述的镁合金表面处理方法,具有各自的优点,能够适应特定的使用条件,其中以化学氧化和阳极氧化应用最为广泛.但是,随着军工领域、交通领域等的发展,人们对材料的要求越来越高,一些传统的镁合金表面处理技术已经不能满足军事和工业生产的特殊要求,这就促进了各种新的表面处理方法的出现,如气相沉积、表面离子注入、激光处理、表面渗层处理等.用于镁及镁合金表面防护的气相沉积方法主要有化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)等.通过气相沉积,可以在镁、铝合金上得到具有良好耐磨性、耐蚀性的薄膜.一种等离子体辅助的CVD技术已被成功地用在AZ91D和AS21镁合金上沉积TiCN和ZrCN涂层[13].文献[14215]提出了在AZ91镁合金上物理气相沉积Cr和CrN的多层膜层.这些涂层具有良好的附着力和耐磨性能,但是,由于在涂层中存在孔隙,因此耐蚀性能较差.气相沉积直接从气相获得涂层,因此该方法对环境污染较小,但是其设备投资较大,膜层制备成本高.离子注入是将高能离子在真空条件下加速注入固体表面的方法.此法几乎可以注入任何种类的离子,离子注入的深度与离子的能量、种类以及基体状态等因素有关.离子在固溶体中处于置换或间隙位置,形成亚稳相或沉淀相,从而提高合金的耐蚀性[16].离子注入在改变表面状态的同时保持了整体性质,创造了新的合金表面,并且减少了涂层的表面黏结问题.目前,该技术在镁方面的应用信息很少.然而,针对AZ91注入N2+的腐蚀研究表明,采用一定剂量的离子可以抑制镁的腐蚀[17].激光处理一般可分为激光表面重熔,激光表面合金化,激光熔敷,激光多层熔敷.激光表面重熔已被用于改善Mg2Li、Mg2Zr合金的耐蚀性能.文献[18]提出了商业化纯镁、A Z91和WE54合金用(Al+Ni)和(Al+Si)表面合金化后,其磨损抗力得到了提高.在AZ91和WE54上激光熔覆AlSi30层可以使其在磨损试验中的体积损失分别减小38%和57%.用激光处理镁合金可提高镁合金的表面性能,具有对基体热影响小和易于实现自动化,并且在使用高能量的激光时可以控制温度,在处理材料时不需要真空环境条件的优点.缺点是由于处理尺寸的变化,需要附加机械加工.镁合金表面渗层处理也是对环境无害的绿色工业,镁合金可以通过离子渗氮提高其表面抗腐蚀能力.此法是通过把氮气解离,在真空下用高电压加速装置,把氮离子植入镁合金的表层.表面渗层处理法尤其是真空氮离子植入,明显改善镁合金表面耐蚀和耐磨性,并可处理形状复杂的工件,是镁合金表面处理很有发展前途的技术工艺.2 微弧氧化技术上述诸多镁合金表面处理技术各具优势,但也存在一些缺点,相比较而言,微弧氧化处理是目前公认的最有前途的镁合金表面处理方法.微弧氧化又称微等离子体氧化,阳极火花沉淀,火花放电阳极氧化等[19],是近年来兴起的一种直接在金属表面原位生成陶瓷膜的新型表面处理技术.该技术是在普通阳极氧化技术基础上发展起来的,但两者在机理、工艺以及氧化膜层性能上有许多不同之处.将Al、Ti、Mg、Nb、Zr、Ta等阀金属(Valve Metal)或合金置于特殊的电解液中,利用电化学方法使材料表面产生微小火花放电斑点,在热化学、等离子体化学和电化学的共同作用下,使这些材料表面原位生长陶瓷质氧化膜[20].并采用较高的能量密度,将阳极氧化工作区从法拉第区引入到高压放电区,成膜过程涉及电化学、热化学及等离子体化学等的共同作用,成膜机理复杂,至今还没有一个合理的模型来全面描述陶瓷膜的形成.青岛理工大学学报第31卷2.1 微弧氧化技术的优点微弧氧化技术与其他许多材料表面处理技术(如化学氧化、阳极氧化、金属涂镀、有机物涂敷、表面离子注入、激光退火等)相比,有许多优越性.通过微弧氧化工艺方法获得的膜层与基体冶金结合,为原位生长膜层,结合强度高,目前最高可达350M Pa 以上.厚度最多可达几百微米,显微硬度可超过3000HV ,绝缘电阻大于100M Ω[21],极大改善了Al 、Mg 、Ti 等有色金属及其合金的耐蚀性、耐磨性、抗冲击性和绝缘性,在很大程度上扩大上述金属的应用领域.并且该技术对材料的适应性宽,除Al 、Mg 、Ti 外,还能在Zr ,Ta ,Nb 等金属及其合金表面生长陶瓷层.此外,微弧氧化工艺还具有:①通过改善工艺条件和在电解液中添加胶体微粒可以很方便的调整膜层的微观结构、特征,获得新的微观结构,从而实现膜层的功能设计;②能在内外表面生成厚度、颜色均匀的膜层,扩大微弧氧化的适应范围;③陶瓷层厚度易于控制,最大可达200～300μm ,提高了微弧氧化的可操作性;④处理效率高,一般硬质阳极氧化获得50μm 左右的膜层需1～2h ,而微弧氧化只需10～30min ;⑤操作简单,不需要真空和低温条件,前处理工序少,性能价格比高,适宜于自动化生产[22];⑥热稳定性好,文献[23]报道了在经受35次25～300℃水淬试验和1300℃热冲击后,未因温度骤降而产生龟裂和膜层脱落;⑦电解液中无环保限制元素加入,并且污水排放率低,对环境无污染.所以微弧氧化技术在航空、民用、装饰等领域都有广阔的应用前景.2.2 微弧氧化处理工艺微弧氧化处理的工艺方法根据控制方式可分为恒电压微弧氧化法和恒电流微弧氧化法两类.一般采用恒电流法,因为此法省时且易于控制,电流密度通常根据膜层厚度、耐磨、耐蚀、耐热等的需要在5～40A/dm 2范围内选定[19].微弧氧化装置主要由微弧氧化电源,调压控制系统、氧化槽、循环冷却系统等组成,如图1所示.电源及控制系统提供了微弧氧化所需的脉冲高电压,通过正、负脉冲幅度和脉冲宽度等电参数的优化调整,使微弧氧化层性能达到最佳,并能有效地节约能源.将试样表面去油、清洗后放入氧化槽中,在微弧氧化过程中,镁合金试样作为阳极,不锈钢板作为阴极,由于在微弧氧化过程中试样表面的微弧放出大量的热量,需要安装溶液循环冷却系统,使溶液温度保持在一定范围内.微弧氧化处理的主要工序为:去油处理→微弧氧化处理→清洗→热水封闭→吹干或晾干.图1 微弧氧化装置12电源;22控制系统;32阴极(不锈钢);42试件;52冷却系统;62电解槽;72电解液2.3 研究现状目前,国外研究水平高于国内,在微弧氧化的机理、过程、参数控制、彩色膜层及微弧氧化膜的结构、性能、应用等方面都做了大量的研究.总体来说,从前苏联到今天的俄罗斯,在该技术的研究与开发应用上一直处于世界领先地位,俄罗斯国立奔萨大学、俄罗斯国立技术大学、俄罗斯科学院西伯利亚分院及莫斯科石油天然气大学等研究机构已取得了很多成果,在机理研究上提出了自己的一整套完整的理论,并且已成功的应用于许多工业领域.我国的微弧氧化技术的研究是从20世纪90年代初开始起步的,在引进吸收俄罗斯技术的基础上,以耐磨、装饰膜层的形式开始走向实用阶段[24].国内先后有北京师范大学低能核物理研究所、哈尔滨环亚微弧技术公司、五二研究所宁波分所、北京有色金属研究院、西安理工大学材料学院等单位,对微弧氧化的制备过程、能量转换、膜层的形貌结构以及应用都进行了研究工作,并且取得了一定的411第4期 张 勇,等:镁合金表面处理技术现状和发展趋势成果.2.4 应用现状目前,微弧氧化技术已经开始应用于兵器、机械、汽车、交通、石油化工、纺织、印刷、烟机、电子、轻工、医疗等行业.如:铝合金加工成的子母导弹推进器、炮弹的弹底、铝合金阀门、内燃机中的活塞、气动元件中的气缸和阀芯、风动工具中气缸、纺织机械中导纱轮和纺杯、印刷机中搓纸辊和印刷辊等.镁合金的汽车发动机罩盖和箱体、踏板、轮毂、方向盘和座椅,3C 产品的壳体等.钛合金的舰船潜艇中防腐部件、石油化工及医药工业中的耐腐容器及设备等.在汽车发动机制造业中的汽缸、活塞类零件上镀微弧氧化涂层可以抗高温腐蚀.同时,这种微弧氧化涂层还可起到热障作用.相同应用的还有涡轮机叶片和发动机喷嘴.在石油化工和天然气工业中,铝合金零件表层的微弧氧化涂层和钢表面的复合涂层(在钢件上先覆铝,然后进行微弧氧化加工处理),具有良好耐蚀和耐磨性能.如用于泵的柱塞、端部密封(可取代硬质合金和硅化处理的石墨封环)等.在石油工业管道工程中,用微弧氧化处理的闸阀档板,具有良好的抗硫化氢介质的腐蚀,其使用寿命可增加几倍[25].图2 某研究所生产的镁合金高压热水交换管图2为内表面经处理的镁合金高压热水交换管.采用微弧氧化处理后,不仅解决了管件的内表面防腐问题,而且由于氧化镁陶瓷的高阻抗特性,同时解决了管接头异金属连接的腐蚀问题[26].3 结束语镁合金的优势已经引起了国内外研究与开发的兴趣,但其耐蚀性差这一明显的劣势要求通过各种方法来改善其使用性能,表面改性成为最重要的一个手段.在过去的十几年间镁合金的表面处理已取得了巨大进展,但这方面的工作,还远远做得不够,可供实际工程应用借鉴的研究更是屈指可数,还不能取代传统的化学氧化等表面处理方法.微弧氧化技术虽然在某些领域已经开始应用,但对镁合金的微弧氧化表面处理还是在研究阶段,进入实际工业应用阶段仍然存在很多困难和挑战,有待研究工作者去努力解决,从而推进微弧氧化技术在镁合金表面处理领域的广泛应用.参考文献(R eferences):[1] 师瑞霞,尹衍升,谭训彦.镁合金的研究进展[J ].山东冶金,2003,25(2):53255.SHI Rui 2xia ,YIN Yan 2sheng ,TAN Xun 2yan.Research Advances on Megnesium Alloys[J ].Shandong Metallurgy ,2003,25(2):53255.[2] 吉泽升,辛明德,梁维中,等.压铸镁合金的研究现状及应用前景[J ].新材料产业,2003(7):19222.J I Ze 2sheng ,XIN Ming 2de ,L IAN G Wei 2zhong ,et al.Development Status and Prospect of Die 2Casting Magnesium[J ].Advanced Materi 2als Industry ,2003(7):19222.[3] Mordike B L ,Ebert T.Magnesium Properties 2Applications 2Potential[J ].Materials Science and Engineering ,2001,A302:37245.[4] 曾爱平,薛颖,钱宇峰,等.镁合金的化学氧化处理[J ].腐蚀与防护,2000(2):55257.ZEN G Ai 2ping ,XU E Y ing ,Q IAN Yu 2feng ,et al.Chemical Oxidation Treat ment of Magnesium Alloy[J ].Corrosion &Protection ,2000(2):55257.[5] 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镁合金化其他表面处理
镁合金化其他表面处理一、前言镁合金的密度很小，是钢的四分之一、铝的三分之二，但镁合金的比强度却大于钢和铝，是最轻的金属结构材料。
因此，镁合金在电子产品、汽车、航空航天等需要高比强度金属材料的领域具备广阔的发展前景。
但是镁合金的化学活性高，在有机酸、无机酸和含盐的溶液中均会被腐蚀，且腐蚀速率较高，使得镁合金的应用受到了很大的限制。
表面处理技术在保持镁合金原有优良特性的同时能够有效地提高其耐蚀性能，且大部分表面处理技术工艺成熟、成本低廉，是改善镁合金耐蚀性能的有效手段。
常用的镁合金表面处理技术有电镀、化学镀、化学氧化、等离子电解氧化等。
二、镁合金表面处理技术2.1电镀和化学镀技术镁合金表面镀镍技术分为电镀和化学镀2种。
由于镁合金化学活性高，在酸性溶液中易被腐蚀，因此镁合金电沉积技术与铝合金电沉积技术有着显著的差异。
目前，镁合金电镀工艺技术有2种工艺( 如图1所示) ，浸锌--电镀工艺和直接化学镀镍工艺。
为了防止镁合金基体在酸性溶液中被过度腐蚀，需要在前处理溶液中添加F( F与电离生成的Mg + 形成MgF 沉淀，吸附在镁合金基体表面可以防止基体过度腐蚀)。
镁合金表面化学镀Ni-P合金是一种很成熟的工艺。
通常化学镀方法制备的Ni-P合金层是非晶态的，这层致密的非晶态Ni-P合金层可以有效地防止镁合金基体被腐蚀。
结合使用化学镀镍技术和滚镀技术可以在AZ91D镁合金基体上形成一层晶态的Ni-P合金层。
测试表明，该晶态Ni-P合金层中晶体颗粒细小，镀层致密，耐蚀性能也优于传统的非晶态Ni-P合金层。
2.2等离子微弧氧化技术微弧氧化技术是近年来在铝合金阳极氧化处理技术基础上发展起来的一项新型表面处理技术。
一般认为微弧氧化过程分为4个阶段，一是表面生成氧化膜(二是氧化膜被击穿，并发生等离子微弧放电现象(三是氧化进一步向深层次渗透(四是氧化、熔融、熔固平稳阶段。
在微弧氧化过程中，当电压增大到某一值时，镁合金表面微孔中产生火花放电，使表面温度达2000?以上，利用这种微弧区瞬间高温的烧结作用直接在镁、铝、钛等金属表面原位生成陶瓷膜，这种膜的显微硬度可高达2500；3000HV。
镁合金表面处理技术现状和发展趋势
Ａｂ ｔａ ｔ Ｄｉ ｅ ｅ ｔｓ ｒａ ｅｔｅ ｔ ｅ ｔｗａ ｐ ｌ ｄ ｔ ｅｅ ｃ ｏ ａ ｎ ｓｕ ａｌｙ ｉ ｒ ｅ ｏ ｓｒ ｃ ： ｆ ｒ ｎ ｕ ｆｃ ｒ ａｍ ｎ ｓ ａ ｐ ｉ ｏ ｄ ｆ ｎ ｅ ｆｒｍ ｇ ｅ ｉｍ ｌ ｎ ｏ ｄ ｒ ｔ ｆ ｅ ｏ ｉ ｐ ｏ ｅｃ ｐ ｂ ｌ ｙ ｅ ｔ ｎ ｐ ｌ ａｉｎ ｆ ｌ ｎ ｎ ｒ ａ ｅ ｓ ｒ ｉｅ ｌ ｅ Ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ａ ｒ ｖｅ ｍ ｒ ｖ ａ ａ ｉ ｔ ， ｘ ｅ ｄ ａ ｐｉ ｔ ｉ ｄ ａ ｄ ｉ ｃｅ ｓ ｅ ｖｃ ｉ ． ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ， ｅ ｉｗ ｉ ｃ ｏ ｅ ｆ ｗａ ａ ｅｏ ｈ ｔ ｄ ｎ ｐ ｌ ａｉ ｎ ｏ ｕ ｆｃ ｒａ ｍｅ ｔｆ ｒｍａ ｎ ｓｕ ａｌ ｙ ｗｈｃ ｎ ｓｍ ｄ ｎ ｔ ｅｓ ｕ ｙ ａ ｄ ａ ｐ ｉ ｔ ｆｓ ｒａ ｅ ｔｅ ｔ ｎ ｏ ｇ ｅ ｉ ｍ ｌ ， ｉｈ ｉ— ｃ ｏ ｏ
应用 的现 状 ； 着重 阐述了微弧氧化技术具 有膜层与基体结 合强度高 、 硬度 高、 耐磨性好 、 抗腐蚀能力强 、 热稳定
性好 等优 点 ； 概述 了微 弧氧化技术 国内外研 究与应用现状 ， 并提 出微弧氧 化技 术是镁合金表面处理 的重点 ． 关键 词 ： 镁合金 ； 表面处理 ； 微弧氧化
第 ３ 卷第 ４ １ 期
Ｖ０ ． １ Ｎｏ ４ ２ １ １３ ． ０ ０
青 岛 理 ห้องสมุดไป่ตู้ 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｎ ｄ ｏＴｅ ｈ ｏｌｇ ｃ ｌ ｎｖ ｒ ｉｙ ｏ ｒ ａ ｆＱｉｇ ａ ｃ ｎ ｏ ｉａ ｉｅ ｓｔ Ｕ
镁 合 金 表 面 处 理 技 术 现 状 和 发 展 趋 势
镁合 金 凶其 比重 小 、 的 比强度 和 比刚 度 、 良的减 震性 和 电磁屏 蔽性 、 好 的 回收性 等优 点 ， 航 空 高 优 很 在
镁合金表面处理技术简介
新發明,以天然海水從事鎂及合金
處理前要經過脫脂,酸洗中和,溶蝕等過程, 然用這種方 法則不用前述的各種工程,天然海水中含有多量的食鹽 電解的話會分解導電性的氯與鈉, 即引發產生氫與氧的 機會這就是可以除去表面油膜與氧化物的機能, 同時除 去油膜的清淨表面經過電解表面就會與浴中的成份相互 作用,產生的化學反應即可形成復合氧化皮膜.
鎂合金的特性
由於具有導電性, 為了防止精密儀器的誤動作, 鎂合金具有 防電磁波干擾的屏蔽性, 因此可以省去對絕緣性塑
料件的真空蒸發粘著以及電鍍的工藝. 具有尺寸穩定性防震性(吸收振動性)抗凹陷性等優良特性. 機械加工性能比較好(切削陰抗比較小) 因此鎂合金能夠滿足環保及結構緊湊化的要求,特別是作為
C1. 鉻系化成 1. 鉻酸處理(dow1)抗腐蝕力較好. 2. 改良鉻酸處理(dow20)噴涂應用(初期台灣段使 用) 3. 重鉻酸處理(dow7)鈍化層較厚(初期龍華段使用) 4. 硝酸鐵處理(dow21)光亮. 5. 其它
鎂合金表面處理目的要求
C2.鎂合金非鉻系化成的研究歷程
1999年2月初 開始研發鎂合金表面處理
鎂合金的特性
在太空飛航采用成功后推廣到眼鏡, 手提式電腦及行動電話 的誘力引發了鎂合金冶煉鍛造. 鑄造等的追求熱, 鎂合金的 表面處理技術也伴隨發達起來,因為鎂合金屬具易然性,從事 於鉆研表面處理的研究人員有很多人受不少實驗的傷害. 鎂合金的特性 鎂是地球中第八位較豐富的元素, 占地殼的2.5%其豐富含量 僅次於鐵, 鋁,而且在海水中含占有0.13%, 即一吨的海水中 可采集1.3Kg的鎂, 作為資源需求來看是一種很有希望的金 屬.
鋁 2.7 660 2060 397 0.889 面心立方 -1.66
鐵 7.87 1539 2740 312 0.528 體心立方 -0.44
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镁合金表面涂层的发展历程
镁合金表面涂层的发展历程是一个涉及多个研究领域和技术的
综合性过程。
镁合金因其良好的生物相容性和生物力学性能，以及可完全降解的特性，在骨内固定、外科植入和介入治疗等领域具有广泛的医用前景。
然而，镁合金的腐蚀速率快，导致其过早失去力学支撑功能，成为限制其作为骨科固定材料应用的首要难题。
为了解决这一问题，研究者们采用了多种方法，如镁的高纯化、合金化和表面改性等，来提高镁合金的耐腐蚀性能。
其中，涂层改性技术取得了重大进展。
涂层改性的研究涉及了涂层的制备方法、组成、结构的设计、界面结合以及降解过程力学性能的衰减、降解机理、体外矿化和体内实验等方面。
在涂层改性技术中，以磷酸钙为基材的复合涂层改性镁合金受到了广泛关注。
这种涂层具有促成骨的作用，其机制在基因、蛋白质、细胞、动物乃至临床水平被广泛研究。
水热法因工艺简单，且可实现对涂层的组成、结晶度、微观结构、表面形貌等的精确调控，同时使涂层具有较高的界面结合强度，因此被广泛应用于镁合金的涂层改性。
近年来，水热法在镁合金表面制备钙磷涂层的研究取得了重要进展。
研究者们通过改进水热法的制备技术，优化涂层的组成和结构，提高了镁合金的耐腐蚀性、涂层粘结强度、骨传导以及抗菌性能等。
同时，利用模板剂的优异结构特性和络合反应能力，通过添加模板剂（如乙二胺四乙酸、单乙醇胺、聚多巴胺和葡萄糖等），促进了镁合
金表面钙磷晶体的成核和钙磷涂层的合成，并实现了对钙磷晶体形貌的调控。
总之，镁合金表面涂层的发展历程是一个不断创新和完善的过程，涉及了多个学科领域和技术的交叉融合。
随着研究的深入和技术的进步，相信镁合金在医用领域的应用前景将更加广阔。