镁合金表面处理国内外研究应用现状
镁合金表面处理工艺研究
越来越严格的限制，1993～1994年欧洲汽车制造商提出“3L汽油轿车"的新概
念。1996年德国教育部投资2400万马克，由阿伦工业大学、慕尼黑工业大学、
杜易斯堡大学、多特蒙德大学以及大众汽车公司等44家单位展开了针对汽车轻
量化、代号为“MADICA"的联合攻关项目。日本通过了“家电回收法"以限制
工程塑料的使用，率先将镁合金用于制造笔记本电脑、移动电话、摄像机、数码
相机，并正在计划将其推广到电视、投影仪、音响等电子和通讯器材上。美国制
定了PNGV(新一代交通工具伙伴)的合作计划，其目标是生产出消费者可承受
的每100km耗油3L的汽车，且整车至少80％以上的零件可以回收这些要求迫使
汽车制造商采用新材料、新工艺和新技术，生产质量轻、耗油少、符合环保要求
志。大众，奥迪和菲亚特汽车公司纷纷使用镁合金。在未来的七八年中，欧洲汽
车制造业使用镁合金将占镁消耗总量的14％，预计今后将以10％-20％的速度递
增，2005年将达到20万吨。
美国、欧洲、日本等发达国家投入大量人力和物力，实施多项大型联合研究
发展计划，研究用镁合金制造汽车零部件，这将极大促进镁合金在汽车上的应用。
镁合金的表面会生成一层自然氧化膜，在pH值为11. 5的溶液中生成的是Mg（OH）2膜，但这两种膜都起不到保护作用，这是因为所形成的氧化膜的体积与所消耗镁原子的体积比为0. 79。
化学转化膜能提供比自然形成的保护膜更好的保护效果，更重要的是，使表面膜从碱性转变为中性，使进一步的涂装保护变得更容易。化学转化膜处理方法常用的有2类：一类以磷酸盐作成膜剂，另一类以铬酸盐作成膜剂。目前技术较成熟的化学转化膜处理方法是铬酸盐处理，用以铬酐和重铬酸盐为主要成分的水溶液进行化学处理获得保护膜。
镁合金表面处理国内外研究应用现状
材料科学基础挤压铸造技术的最新发展学院名称：材料科学与工程学院专业班级：学生姓名：学号：指导教师：张振亚2014 年 6 月摘要：介绍了国内外镁合金表面处理的最新研究进展，其中包括化学转化、自组装单分子膜、阳极氧化、电镀与化学镀、液相沉积与溶胶凝胶涂层、气相沉积、喷涂、激光熔覆合金技术等，并对镁合金表面处理的发展趋势作了展望。
关键词：镁合金表面处理涂层引言镁是金属结构材料中最轻的一种# 纯镁的力学性能很差。
但镁合金因体积质量小、比强度高、加工性能好、电磁屏蔽性好、具有良好的减振及导电、导热性能而备受关注。
镁合金从早期被用于航天航空工业到目前在汽车材料、光学仪器、电子电信、军工工业等方面的应用有了很大发展。
但是镁的化学稳定性低、电极电位很负、镁合金的耐磨性、硬度及耐高温性能也较差。
在某种程度上又制约了镁合金材料的广泛应用，因此，如何提高镁合金的强度、硬度、耐磨、耐热及耐腐蚀等综合性能，进行适当的表面强化，已成为当今材料发展的重要课题。
镁合金是最轻的金属结构材料之一，密度仅为1.3g/cm3 ~ 1.9 g/cm3，约为Al 的2/3，Fe 的1/4。
镁合金具有比强度高，比刚度高，减震性、导电性、导热性好、电磁屏蔽性和尺寸稳定性好，易回收等优点。
以质轻和综合性能优良而被称为21 世纪最有发展潜力的绿色材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子通讯等各个领域。
但是镁合金的化学和电化学活性较高，严重制约了镁合金的应用，采用适当的表面处理能够提高镁合金的耐蚀性。
一、微弧氧化处理微弧氧化技术又称微等离子体氧化或阳极火花沉积, 实质上是一种高压的阳极氧化, 是一种新型的金属表面处理技术。
该工艺是在适当的脉冲电参数和电解液条件下, 使阳极表面产生微区等离子弧光放电现象, 阳极上原有的氧化物瞬间熔化, 同时又受电解液冷却作用, 进而在金属表面原位生长出陶瓷质氧化膜的过程。
与普通阳极氧化膜相比, 这种膜的空隙率大大降低, 从而使耐蚀性和耐磨性有了较大提高。
镁合金表面处理方法的优化和改进
镁合金表面处理方法的优化和改进镁合金是一种具有轻质、高强度、高比刚度和较高的热导率等优点的金属材料。
它广泛应用于航空、汽车、电子、医疗和军工等领域。
然而，镁合金在实际应用中，由于其表面容易氧化、腐蚀和磨损等问题，其应用范围受到一定的限制。
因此，为了提高镁合金的表面性能，人们研究并发展了各种表面处理方法。
本文将对镁合金表面处理方法的优化和改进进行探讨。
一、化学处理方法化学处理是目前使用最广泛的一种表面处理方法。
其中，单位面积处理成本低、处理厚度易控制、成型成本低、处理速度快等特点使其在实际生产中得到广泛应用。
1.1 酸蚀处理酸蚀处理是指将镁合金表面暴露在稀酸性溶液中，以形成一层具有一定厚度、均匀、致密并表面平整的氧化膜。
氧化膜的厚度和性质取决于酸性溶液的成分、浸泡时间和处理温度等因素。
酸蚀处理可以提高镁合金表面的耐腐蚀性和耐磨性，并可以提高其表面美观度。
然而，酸蚀处理也存在一些缺点。
首先，如果酸性溶液中的浓度、处理温度、时间等因素不恰当，会导致镁合金表面粗糙、不规则、氧化膜薄和不致密等缺陷。
其次，氧化膜虽然可以保护镁合金表面免于腐蚀和磨损，但其本身也具有一定的脆性，易于剥离和破裂。
为了克服这些缺点，人们进行了一系列的研究。
例如，可以通过改变酸性溶液的成分、添加复合添加剂、控制温度等因素来改善氧化膜的性质。
此外，还可以将酸蚀处理与其他表面处理方法结合起来使用，以提高表面成品质量。
1.2 电解沉积处理电解沉积处理是利用电化学原理，在特定条件下，将金属离子沉积在镁合金表面上的一种表面处理方法。
该方法可以形成高质量的金属涂层，具有厚度均匀、致密、耐腐蚀和较高的硬度等优点。
电解沉积处理可以用于制备镀铬、镀镍、镀锌、镀铜等多种涂层。
尽管电解沉积处理具有许多优点，但其存在一些缺点。
首先，处理过程的费用较高，因为需要使用大量的电能和金属离子等。
其次，在实际生产中，如果沉积条件不当，容易造成涂层的不均匀、太薄或太厚等缺陷。
镁合金表面处理的研究现状
镁合金表面处理的研究现状一.概述镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。
其特点是：密度小、比强度高、刚性好、弹性模量大、消震性好、刚性好、承受冲击载荷能力比铝合金大、刚性好、耐有机物和碱的腐蚀性能好。
主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。
目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。
主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。
在实用金属中是最轻的金属,镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。
但是，镁的应用和研究相对其它金属严重滞后，原因在于其韧性低、高温性能和耐腐蚀性能差，而且加工成形比较困难。
与铝、钛能生成自愈钝化膜不同，镁表面生成的氧化膜疏松多孔，不能对基体起有效保护作用，因此，在潮湿的空气、含硫气氛和海洋大气中，镁均会遭受严重的化学腐蚀，这极大地阻碍了其广泛应用。
通过合金化的方法来改善其性能，特别是期望发现“不锈镁”的努力至今还没有取得进展。
所以，镁合金零件在使用前须经过一定的表面改性或涂层处理。
目前，电化学镀层、转化膜等工艺技术已经应用于镁合金的防护，气相沉积涂层、涂覆、表面热处理等方法也受到密切关注，高能束熔覆等新技术也被尝试应用于镁合金表面性能的提高。
二.表面处理方法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两种。
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两种工艺：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，需要在处理前溶液中添加F-(F-与电离生成的Mg2+形成MgF2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镁合金基体上形成一层晶态的Ni-P合金层。
镁合金热处理的研究现状及发展趋势
镁合金热处理的研究现状及发展趋势镁合金热处理是一种常用的工艺方法，用于改善镁合金的力学性能和耐腐蚀性能。
在过去几十年里，镁合金热处理的研究取得了显著的进展，但仍存在一些挑战和问题。
本文将介绍镁合金热处理的研究现状及发展趋势。
镁合金由于其低密度、高比强度和优良的机械性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
然而，镁合金的应用受到其低强度、低塑性和易腐蚀等问题的限制。
热处理是一种改善镁合金性能的有效方法，通过控制合金的组织和相变，可以提高其强度、塑性和耐腐蚀性能。
镁合金热处理的研究主要集中在两个方面：固溶处理和时效处理。
固溶处理是将镁合金加热到高温，使固溶体中的合金元素溶解，然后通过快速冷却来保持溶解态。
这可以提高合金的强度和硬度，但会降低其塑性。
时效处理是在固溶处理后，将镁合金在中温下保持一段时间，使合金元素重新组合形成稳定的析出相。
这可以提高合金的强度和塑性，但会降低其硬度。
然而，镁合金热处理仍面临一些挑战。
首先，镁合金的高反应活性使得热处理过程中易发生氧化和燃烧，需要采取措施保护合金表面。
其次，镁合金的晶粒细化和相变行为对热处理的影响仍不完全清楚，需要进一步研究。
此外，镁合金的组织均匀性和稳定性也是研究的重点。
未来的发展趋势主要包括以下几个方面。
首先，研究人员将继续改进热处理工艺，以提高镁合金的性能。
例如，通过优化固溶处理和时效处理的工艺参数，可以获得更好的力学性能和耐腐蚀性能。
其次，研究人员将探索新的热处理方法，如等离子体处理、激光处理等，以进一步改善镁合金的性能。
此外，研究人员还将研究镁合金热处理对微观组织和相变行为的影响机制，以揭示热处理过程中的微观机制。
镁合金热处理是一种重要的工艺方法，可以改善镁合金的性能。
目前的研究主要集中在固溶处理和时效处理方面，但仍存在一些挑战和问题。
未来的发展趋势包括改进热处理工艺、探索新的热处理方法以及揭示热处理过程中的微观机制。
通过这些努力，镁合金热处理的研究将取得更大的进展，为镁合金的应用提供更好的支持。
镁合金研究报告
镁合金研究报告
镁合金是一种轻质高强度材料，在航空、汽车、电子、医疗等方面有广泛的应用前景。
然而，镁合金材料还存在着一些问题，如易腐蚀、低韧性等，因此需要进行进一步的研究。
本文将从镁合金的研究现状、制备方法、性能改进等方面进行讨论。
一、镁合金的研究现状
（1）制备方法的研究：包括溶液处理、机械制备、热加工、复合材料制备等。
（2）合金化的研究：利用添加其他元素来改善镁合金的力学性能、耐腐蚀性能等。
（3）力学性能的研究：包括强度、延展性、硬度、耐蚀性等的研究。
（4）应用研究：应用于航空、汽车、电子、医疗等领域。
二、制备方法
制备镁合金的方法有多种，以下是比较常见的几种方法：
（1）溶液处理：利用化学法将钠、铝、锂等元素在高温下溶解于镁中，从而实现镁合金化的方法。
（2）机械制备：通过机械研磨、球磨等方法，将两种或多种金属粉末混合制备而成。
（3）热加工：通过加热、压力等方法，将镁合金加工成所需要的形状。
（4）复合材料制备：通过利用纤维增强材料制备出具有高强度、高韧性的复合材料。
三、性能改进
为了改善镁合金材料的性能，可以采用以下方法：
（2）热处理：通过加热、冷却等方法，改善镁合金的力学性能、韧性和耐蚀性等。
（3）表面处理：对镁合金材料进行氧化、涂层等表面处理，提高其抗腐蚀性。
四、结论。
镁合金研究现状及发展趋势
镁合金研究现状及发展趋势镁合金是一种具有很高应用潜力的轻金属材料，具有低密度、高比强度、良好的机械性能以及优异的导热性能等特点，广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
本文将对镁合金研究现状及发展趋势进行分析。
镁合金的研究现状主要表现在以下几个方面：首先，镁合金的合金化研究得到了广泛关注。
镁合金的低强度和低塑性是其在一些领域应用受限的主要原因，因此对镁合金进行合金化改性成为研究的重点。
通过添加合适的合金元素，如锌、铝、锆等，可以有效提高镁合金的强度和塑性，提高其综合性能。
其次，镁合金的热处理研究逐渐深入。
热处理是改变镁合金微观组织和提高其力学性能的重要方法。
目前，研究者们对镁合金的时效处理、固溶处理、稳定化处理等进行了广泛研究，并通过优化热处理工艺，提高了镁合金的强度、塑性和耐腐蚀性能。
此外，镁合金的表面处理研究也受到了广泛关注。
镁合金的表面活性、氧化倾向性和易腐蚀性是其应用受限的主要障碍。
目前，研究者们通过电化学氧化、化学镀、溶液渗硅等方法，改善了镁合金的表面性能，并提高了其耐腐蚀性、耐磨损性以及附着力等性能。
镁合金的发展趋势主要有以下几个方面：首先，镁合金的含量逐渐增加。
由于镁合金的低密度和良好的机械性能，具有很高的轻量化潜力，因此将镁合金应用于航空、汽车等领域，可以有效减轻重量，提高能源利用效率。
其次，镁合金的合金化方法将更加多样化。
目前的镁合金大多采用铸造方法制备，但铸造合金化有一定的局限性，不能满足特殊应用的需求。
因此，未来的研究重点将更加注重新型合金制备方法，如粉末冶金、堆积成形、等离子体喷涂等。
此外，镁合金的结构设计将更加系统化。
随着对镁合金研究的深入，研究者们发现材料的微观组织和结构对其性能具有重要影响。
因此，在今后的研究中，将更加注重镁合金的晶粒尺寸、晶界结构和取向等方面的设计和控制，以进一步提高材料的性能。
综上所述，镁合金的研究现状正朝着合金化、热处理和表面处理等方向深入发展，未来的发展趋势将更加注重轻量化、多样化的合金化方法以及系统化的结构设计。
镁合金表面处理技术现状
镁合金表面处理技术现状
镁合金作为一种轻量化材料，具有优异的物理和化学性质，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
然而，镁合金在应用过程中存在着易氧化、耐磨性差、腐蚀性强等问题，需要进行表面处理以提高其性能。
目前，镁合金表面处理技术主要包括化学处理、电化学处理和物理处理等方法。
1. 化学处理：常见的化学处理方法包括酸洗、碱洗、酸碱中和、酸洗除油和镀硬铬等。
酸洗可以去除镁合金表面的氧化层和杂质，提高镁合金的表面质量和附着力；碱洗可以去除表面的油污和有机物；酸碱中和可以中和残留的酸碱溶液；酸洗除油可以去除镁合金表面的油脂和污染物；镀硬铬可以提高镁合金的硬度和耐腐蚀性。
2. 电化学处理：电化学处理主要包括阳极氧化和电沉积等方法。
阳极氧化可以形成一层致密的氧化膜，提高镁合金的抗氧化、耐蚀和耐磨性能；电沉积可以通过电解沉积金属或合金在镁合金表面，改善表面的硬度、耐磨性和耐蚀性。
3. 物理处理：物理处理主要包括机械研磨、喷砂、阳极砂化等方法。
机械研磨可以去除镁合金表面的氧化层和粗糙度，提高表面质量；喷砂可以通过高速喷射硬度较高的粒子，去除表面的氧化层和杂质；阳极砂化可以通过在阳离子溶液中进行磨料刷砂，提高表面的粗糙度和附着力。
综上所述，镁合金表面处理技术涵盖了化学处理、电化学处理和物理处理等多种方法，不同的处理方法可以根据具体需求选择，以提高镁合金的性能和使用寿命。
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表面工程技术
镁合金表面处理国内外研究应用现状Magnesium alloy surface treatment of domestic and foreignresearch
and application status
学院名称：材料科学与工程学院
专业班级：复合材料1101
学生姓名：曹成成
学号： 3110706055
指导教师：张松立
2014 年 6 月
摘要：介绍了国内外镁合金表面处理的最新研究进展，其中包括
化学转化、自组装单分子膜、阳极氧化、电镀与化学镀、液相沉积
与溶胶凝胶涂层、气相沉积、喷涂、激光熔覆合金技术等，并对镁
合金表面处理的发展趋势作了展望。
关键词：镁合金表面处理涂层
引言
镁是金属结构材料中最轻的一种# 纯镁的力学性能很差。
但镁合金
因体积质量小、比强度高、加工性能好、电磁屏蔽性好、具有良好
的减振及导电、导热性能而备受关注。
镁合金从早期被用于航天航
空工业到目前在汽车材料、光学仪器、电子电信、军工工业等方
面的应用有了很大发展。
但是镁的化学稳定性低、电极电位很负、
镁合金的耐磨性、硬度及耐高温性能也较差。
在某种程度上又制约
了镁合金材料的广泛应用，因此，如何提高镁合金的强度、硬度、耐磨、耐热及耐腐蚀等综合性能，进行适当的表面强化，已成为当
今材料发展的重要课题。
镁合金是最轻的金属结构材料之一，密度仅为1.3g/cm3 ~ 1.9 g/cm3，约为Al 的2/3，Fe 的1/4。
镁合金具有比强度高，比刚度高，减震性、导电性、导热性好、电磁屏蔽性和尺寸稳定性好，易回收
等优点。
以质轻和综合性能优良而被称为21 世纪最有发展潜力的绿
色材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子通讯等各个领域。
但是镁合金的化学和电化学活性较高，严重制约了镁合金的应用，
采用适当的表面处理能够提高镁合金的耐蚀性。
一、微弧氧化处理
微弧氧化技术又称微等离子体氧化或阳极火花沉积, 实质上是
一种高压的阳极氧化, 是一种新型的金属表面处理技术。
该工艺是
在适当的脉冲电参数和电解液条件下, 使阳极表面产生微区等离子
弧光放电现象, 阳极上原有的氧化物瞬间熔化, 同时又受电解液冷
却作用, 进而在金属表面原位生长出陶瓷质氧化膜的过程。
与普通
阳极氧化膜相比, 这种膜的空隙率大大降低, 从而使耐蚀性和耐磨
性有了较大提高。
目前, 微弧氧化技术主要应用于Al、Mg、Ti 等有
色金属或其合金的表面处理中。
镁合金微弧氧化技术所形成的氧化
膜主要由MgO 和MgAl2 O4 尖晶石相组成, 总膜厚可达100 Lm以上,
具有明显的三层结构: 外部的疏松层、中间的致密层和内部的结合层。
致密层最终占总膜厚的90% , 与基体形成微区冶金结合。
疏松
层中存在许多孔洞及其它缺陷, 其物理、化学特性与微弧氧化处理
时电参量的选择、电解液的配方以及样品自身的特性有关。
与普通
的阳极氧化膜相比, 微弧氧化膜的空隙小, 空隙率低, 与基质结合
紧密, 且在耐蚀、耐磨性能等方面得到了很大的提高。
微弧氧化技
术生成的膜层综合性能优良, 与基体结合牢固, 且工艺简单, 对环
境污染小, 目前对其生长规律、生长机理和影响因素等已经有了较
为深入的研究, 在工业上得到了一定的应用, 是一种具有发展潜力
的镁合金表面处理技术。
二、化学转化
化学转化是在化学处理液中在金属表面形成氧化物或金属化合
物钝化膜。
化学转化膜较薄，结合力较弱，只能减缓腐蚀速度，并
不能有效地防止腐蚀，还需要进一步涂装。
镁合金化学转化的研究
较多，最成熟的是铬酸盐转化，但是Cr6+ 有毒，危害人体健康且污
染环境。
近年来开发了一系列新型的对环境和健康无害的转化工艺，这些转化工艺大体上又可以划分为两类：有机化合物溶液和无机盐
溶液转化处理。
前者包括植酸转化［ 1，2］、硅烷衍生物转化［3］、酸
盐转化［ 4］等，后者包括磷化［ 5~7］、锡酸盐转化［8］氟化物转化［ 9，10］、磷酸盐—高锰酸盐转化［ 11~13］、稀土转化膜［ 14~16］和磷酸—碳
酸锰—硝酸锰［ 17］转化等。
2.1 植酸转化植酸（ C6H18O24P6）处理
植酸转化植酸是一种少见的金属多齿螯合剂，具有独特的结构，是一种全新的无毒环保型金属表面处理剂。
植酸在金属表面发生化
学吸附，形成一层致密的单分子有机保护膜，膜层能有效阻止侵蚀
性阴离子等进入金属表面，抑制金属的腐蚀。
目前植酸转化在镁合
金上的研究还比较少，只有国内少数学者初步进行了研究。
郑润芬等［ 1］对AZ91D 镁合金植酸转化膜的组成以及耐蚀性进行了
研究。
研究发现，膜层主要成分为植酸的镁盐和铝盐，膜层具有纤
维网状裂纹结构，与基体结合牢固，耐蚀性有明显提高，腐蚀电位
比铬酸盐转化高0.4 V，腐蚀电流密度较铬酸盐转化小5 个数量级。
Liu 等［ 2］也使用植酸转化液在镁合金上生成了保护膜，膜层的耐
蚀性与铬酸盐转化膜相当。
植酸转化形成的单分子有机膜层和有机
涂料具有相近的化学性质，与有机涂料的粘结性增强，能进一步提
高镁合金的耐蚀性。
2. 2 磷化镁合金的磷化处理。