镁合金材料表面处理技术研究新动态

对镁合金材料近年来在表面微弧氧化、表面超疏水膜层、激光表面改性以及溶胶-凝胶涂层四个方面的研究动态进行了简要综述。镁合金材料采用双极性和混合(单极和双极的组合)电流模式微弧氧化处理的膜层生长速率较快,膜层更致密且硬度更高,膜层的耐磨性和耐腐蚀性能更好。在高浓度苛性碱为主的强碱性溶液中添加适量的添加剂,经短时间(~3 min)微弧氧化处理,即可获得中性盐雾试验达200 h以上的致密耐腐蚀膜层。采用水热法、电化学刻蚀、微弧氧化和电沉积等方法,可在镁合金材料表面形成具有微纳米多级结构的粗糙表面,再用低表面能物质对粗糙表面进行修饰,可在镁合金表面获得超疏水膜层,从而提高镁合金的耐腐蚀性能。镁合金材料激光表面改性处理可改善其表面成分,细化晶粒,使组成相分布更均匀以及提高表层的固溶度极限,从而提高镁合金材料的耐腐性能、摩擦磨损抗力和疲劳强度。溶胶-凝胶有机/无机杂化涂层与镁合金基材良好的附着力,不仅可提高镁合金的耐腐蚀性能,还可以使镁合金具有抗氧化、耐磨损、防水性以及其他性能。

镁合金表面新型高耐蚀性植酸化学转化膜的制备

目的提高镁合金的耐蚀性能。方法通过在单一植酸转化膜基础上,利用植酸的强络合作用,在反应溶液中引入金属离子,获得新型高耐蚀性植酸转化膜层。通过正交实验、SEM、EDS和电化学方法,对新型植酸转化膜层的工艺配方、微观形貌、元素组成和耐蚀性进行分析。结果正交试验研究得到了新型植酸转化膜层的最佳工艺参数为:25 g/L Mn(H2PO4)2+10 g/L植酸,反应温度95℃,反应时间10 min。在此工艺下,得到的膜层均匀,和未添加Mn离子的膜层相比,裂纹明显减小。EDS结果表明,膜层的主要元素为Mg、P、O、Mn、C,转化膜的成分可能是锰、镁与植酸形成的络合物。动电位极化曲线的实验结果表明,新型植酸转化膜可以极大地降低镁合金的腐蚀电流密度(Jcorr=0.337μA/cm2),对镁合金的保护效率为96.37%。结论通过在植酸转化膜中添加Mn元素,不仅可以减小植酸膜层的裂纹宽度,还可以极大地提高镁合金的耐蚀性。

室温离子液体中电沉积高耐蚀性Ni-Mn薄膜

目的提高AZ91D镁合金的耐腐蚀性能。方法通过电沉积方法在氯化胆碱-尿素离子液体中于镁合金表面电沉积Ni-Mn合金膜层。经过均一化前处理,在镁合金表面电沉积铜层,以提高后续Ni-Mn合金膜层与基体的结合力。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)研究了Mn元素对膜层微观形貌、成分和相结构的影响,并通过电化学方法评价了镀层的电化学腐蚀行为。结果引入Mn元素后,膜层表面微观形貌从锥状演变为肿瘤状,且Ni-Mn合金膜层的Mn含量取决于电流密度,其含量随着电流密度的增加而增加。与纯Ni膜相比,引入少量Mn元素可以提高其耐腐蚀性能,然而引入过多的Mn元素,膜层的耐腐蚀性能将弱于纯Ni膜。结论当电沉积Ni-Mn膜层含有3.078%(原子数分数)Mn时,具有最佳的耐腐蚀性能,其自腐蚀电流密度Jcorr=0.301μA/cm2,自腐蚀电位Ecorr=-0.157 V(vs.SCE)。

镁合金表面制备高红外发射率和高导电率热控膜层

目的通过电沉积方法在镁锂合金表面制备具有高红外发射率以及高导电率的镀层,满足其在太空中散热以及电磁屏蔽的需要。方法通过前处理工艺(碱洗→酸洗→预钝化→化学镀镍磷→电镀铜)提高镁锂合金基体的耐蚀性能以及与后续镀层的结合力,并在此镁锂合金前处理工艺的条件下,电沉积多孔Zn-Ni合金镀层。通过热循环测试和电化学方法评价各镀层的电化学腐蚀行为和各镀层之间的结合力。结果各镀层之间的结合力良好,化学镀Ni-P层、电镀Cu层和多孔Zn-Ni层的耐蚀性能均优于镁锂合金基体,该组合镀层的协同作用可以有效地保护镁锂合金基体,提高其耐蚀性。结论最外层多孔Zn-Ni合金镀层主要由Ni2Zn11、NiO、NiS组成,其红外发射率为0.90,电阻率小于0.01 m?/cm。这表明多孔结构可以有效提高金属合金镀层的红外发射率,并保持合金镀层的高导电性。