微弧氧化技术实质上是一个在高压状态下的阳极氧化过程,是一种新型的金属表 面处理技术[10]。又称为阳极点火花沉积技术或者等离子体氧化技术。微弧氧化是利用 微电弧等离子体产生的火花和高温烧结包层的作用,这样就可以直接在镁合金的表面 生长出陶瓷膜,这层陶瓷膜与普通阳极氧化膜相比,极大的提高了氧化膜的硬度和致 密度,同时与镁合金基体结合的更加牢固,从而具有优异的耐磨性,耐蚀性,电绝缘 性和热绝缘的性能。经过微弧氧化处理后的镁合金可以用来装汽油,这一点解决了长 期以来汽油保存的问题。同时因为具有瞬时耐高温的性能可以用在火箭上微弧放电的 过程中通常情况下会伴随着等离子体化学、电化学和物理化学等反应的同时进行,因 为微弧氧化过程是一个消耗能量的过程。然而在随着氧化过程的进行,镁合金基体的 阳极开始发生溶解,同时已经形成的氧化膜也开始发生化学溶解,这都会阻碍微弧氧 化的继续进行,在阳极有氧气析出的情况下,电流效率逐渐变小,降低微弧氧化。镁 合金微弧氧化在陶瓷层表现出极高的硬度,但是在获得高硬度以及强耐磨性耐蚀性的 同时材料的强度却有所降低。
1。2。2 阳极氧化处理
阳极氧化处理是一种技术较为成熟的技术,经过阳极氧化的镁合金表面能够形成 一层比化学转化膜更好的防护涂层,它能与镁合金基体良好的结合,还提高了镁合金 很多性能如电绝缘性能,耐磨损耐腐蚀性等。
阳极氧化基本原理是在电解质溶液中,以镁合金为阳极,以电解池为阴极,然后 通过施加电流,使得阳极的金属开始发生氧化,从而在阳极金属表面生成阳极氧化膜。近几年来研究者开发出了新型镁合金阳极氧化工艺,相比于旧的工艺,更加的环保, 同时性能也得到了极大的改善。
1。3 化学转化处理
不管是阳极氧化还是微弧氧化,虽然都可以不同程度的提高镁合金的耐蚀性,但 是反应设备过于庞大,需要巨大的投资,而且耗能高,浪费多,而得到的膜层之间存 在空隙,这都阻碍了这两个技术在实际运用的发展。铝扩散涂层虽然可以得到性能较 好的涂层,但是在得到涂层是需要通过加热来提高图层结合力和性能,而加热时会降 低镁合金的强度,得不到很好的运用。离子注入和激光处理法虽然技术先进,膜层耐 蚀性极强,但成本过高,设备稀缺昂贵,对于加工合金的尺寸有着极为严格的要求, 因而也得不到良好的运用,相比之下,利用化学转化法得到转化膜就显得成熟很多, 不仅设备小、成本低、容易操作,而且所得到的膜层有着优越的性能,与镁合金基体 有着良好的结合力,近几年来开发的无铬化学转化工艺,对环境的污染极小,综上优 点,化学转化处理成为当今最为常用的表面处理技术。
化学转化膜法的基本原理是让金属表面与转化液发生化学反应,反应过后得到的 产物具有保护性,能对金属起到防护作用。这种方法得到的转化膜有着优越的性能, 因为转化所得到的转化膜膜层比较薄,一般在 0。5-3。0μm,所以可以作为防止涂料脱 落的基底材料,同时这层转化膜的耐蚀性能得到了广大研究者的认同。目前生活中常 用到的化学转化处理方法有铬酸盐工艺、磷酸盐/高锰酸盐工艺、锡酸盐工艺以及稀 土盐工艺和植酸转化膜工艺等。下面就来大概介绍一下这几类转化方法。
1。3。1 铬酸盐转化膜
铬酸盐转化是现在最为成熟的一种化学转化技术。铬酸盐转化膜是通过铬酸盐涂 层在潮湿的大气中变成惰性,从而防止镁以及镁合金发生腐蚀起到屏障的作用[11]。正 如我们所知道的,铬酸盐转化膜中的铬是以 6 价的状态存在的,在膜层与结合水相接 的时候,有吸湿的性能,当基体收到损伤时,就会吸水膨胀,具有自我修复的能力。 但是失去结合水后就没有这种能力,所以膜层尽量不要暴露在高温环境中。当环境温 度达到 80℃的时候,铬酸盐转化膜就会失去结晶水,失去自我修复能力而被破坏。 所以在铬酸盐转化膜中添加耐高温的材料,镁合金就可以在高温环境中也保持良好的 性能。尽管看上去完美但是最为致命的问题就是,6 价铬被环保法严格规定,不能应用它,因为 6 价铬毒性高,而且是致癌物质,对人体的危害大。现在研究者们都将目 标放在了开发无铬的化学转化方法,铬酸盐转化法逐渐被取代。论文网 AZ91D镁合金锡酸盐转化膜工艺的研究(4):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_94539.html