镁及镁合金的研究现状

菜单

镁及合金的化学性质不稳定，暴露在空气中很容易与某些气体发生反应从而在其表面生成一层致密的氧化物薄膜，但形成的这层氧化膜疏松多孔，对基体金属起不到任何的保护作用，所以这层膜需要去除；而且镁在通常使用的金属材料中的标准电极电位是最低的，只有-2。34eV，所以镁合金极易与其他金属发生电偶腐蚀使得基体损坏[3]。镁及镁合金这种很差的耐蚀性能使我们对镁合金的广泛应用遭受了巨大阻碍，如何提高镁的耐蚀性能已经成为科学家对镁研究的重要课题。通过科学家的不懈努力，多种针对镁及镁合金的防腐蚀技术和表面处理工艺逐渐被人们开发出来，但成本高、技术本身的某些缺陷使这些技术难以大范围推广[4]。86685

1 镁及镁合金的腐蚀种类

镁长期暴露在空气中，会与氧气化学反应导致基体受到破坏而腐蚀。镁及镁合金的腐蚀主要分为自然腐蚀、析氢腐蚀和在各种介质当中的腐蚀[5]。

镁合金的腐蚀形态有主要有四种：第一种是电偶腐蚀和全面腐蚀，这归咎于镁合金的极低电位，发生的电偶腐蚀在宏观上也表现为全面腐蚀，第二种腐蚀是晶间腐蚀，它是从边界慢慢向纵深腐蚀，但不会在晶粒内部发生腐蚀。第三种是局部腐蚀又称点蚀，是镁在特定介质中遇到氯离子时发生的反应。其中能加速点蚀的是污染物质。最后一种称为应力开裂腐蚀，是金属基体在拉应力和腐蚀介质的共同作用下破坏金属的一种行为，其中对应力开裂腐蚀最大的几种影响因素有合金成分、微观结构和热处理[6-7]。论文网

2 镁合金表面处理方法

目前镁及镁合金的处理方法主要有三种[8]。第一种是采用快速凝固制备技术，扩大固溶度和细化晶粒，其基本原理是将熔融成细小晶粒状态下的镁合金快速凝固来达到目的；第二种是降低镁及镁合金中有害杂质元素的成分，提高纯度，开发新型合金，其目的在于减小镁及镁合金与氧化物反应的机会；第三种技术是表面处理，这也是最为常用的一种，它的目的是在镁及镁合金表面镀上一层致密的膜层，阻止它与空气中的物质发生反应，从而提高耐蚀性[9]。其中表面处理技术又可以分为化学转化膜处理技术、阳极氧化技术、金属涂层技术、有机物涂层技术、微弧氧化处理技术、化学镀等。

（1）化学转化膜处理技术

化学转化处理是促使镁合金基体产生化学反应或者电化学反应，从而使基体金属中的离子与溶液中阴离子或是原子结合，使其在金属基体表面形成一层均匀的薄膜，该层薄膜起到保护金属基体材料的作用。用化学转化处理这种方法形成的膜层均匀，工艺方便快捷，尤其适合于形状复杂的零件。迄今为止，镁合金化学成膜转化处理技术研究比较广泛的是铬化和磷化处理[9]。

（2）阳极氧化

镁合金的阳极氧化是以电解法增厚了的基地金属氧化膜。上个世纪，科研人员都使用铬酸作为阳极氧化的主要物质，但铬离子对人体和环境破坏巨大，渐渐被科研人员开发别的配方所代替，如今阳极氧化已经从铬化处理慢慢向着磷酸-高锰酸钾系、硫酸系等对环境友好、对人友好的酸洗发展[10]。

（3）金属涂层

镁合金基体获得金属涂层的方法比较常规，其中使用最多的方法是热喷涂，因为此种方法简便易完成，且成本比较低廉。这层金属涂层可以使镁合金基体获得某些优异的物理和化学性能。电镀是在镁合金金属阴极沉积所需的金属元素的工艺，需要被堆积的镀层金属在金属试样表面形成一层结合力强并且致密的镀层，电镀层一般都是选择Cu、Cu-Ni-Cr层。化学镀法是利用金属盐和还原剂在化学镀液中发生一系列的氧化还原反应，是待镀元素堆积在金属试样表面形成金属镀层，其中应用范围最广的是化学镀Ni-P。但由于镁合金本身非常不稳定，若在空气中暴露时间过久，试样表面会迅速生成一层致密的氧化薄膜，它会阻止要堆积的金属离子与试样形成金属-金属键化学键。从中可知在镁合金试样表面做化学镀或是电镀失败可能性极大，所以一般都是采用化学转化来处理金属试验，从而降低实验失败的可能性[11]。