鎂合金(jin)主要腐蝕類型(xing)

1全面腐蝕

鎂合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)全面(mian)腐蝕反應描述，通常與(yu)水發生(sheng)(sheng)電化(hua)學(xue)反應而導致鎂的(de)(de)溶解，同(tong)時(shi)形成(cheng)了六方結構(gou)的(de)(de)氫氧化(hua)物膜，并產生(sheng)(sheng)氫氣，鎂離(li)子(zi)和氫氧根離(li)子(zi)在晶體(ti)結構(gou)中呈交替排(pai)列，造成(cheng)膜的(de)(de)基底層易開裂，因此(ci)，膜層對(dui)基體(ti)沒有保護作用。鎂合(he)金(jin)(jin)全面(mian)腐蝕產物隨(sui)著腐蝕環境與(yu)鎂合(he)金(jin)(jin)化(hua)學(xue)成(cheng)分的(de)(de)不同(tong)而發生(sheng)(sheng)變化(hua)。

2局(ju)部腐(fu)蝕

局部(bu)腐蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)形(xing)式主(zhu)要(yao)有絲狀腐蝕(shi)(shi)(shi)、縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)(shi)(shi)和點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)。氧濃(nong)度差電池驅動是(shi)絲狀腐蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)因(yin)素，其頭部(bu)和尾部(bu)的(de)(de)(de)電勢差在(zai)0. 1 ~0. 2 V 之間。對AZ91鎂(mei)(mei)(mei)(mei)合(he)金的(de)(de)(de)研究表明，點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)和絲狀腐蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)其早期腐蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)特征，而(er)(er)且最初(chu)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)會導致(zhi)絲狀腐蝕(shi)(shi)(shi)。鎂(mei)(mei)(mei)(mei)合(he)金的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)主(zhu)要(yao)在(zai)表面(mian)的(de)(de)(de)活(huo)性點(dian)(dian)(dian)上(shang)發生，而(er)(er)且電蝕(shi)(shi)(shi)一旦(dan)發生，會有向合(he)金內部(bu)發展(zhan)的(de)(de)(de)趨勢。鎂(mei)(mei)(mei)(mei)合(he)金的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)在(zai)含氯(lv)離子(zi)的(de)(de)(de)溶液中表現最明顯，主(zhu)要(yao)是(shi)因(yin)為(wei)氯(lv)離子(zi)的(de)(de)(de)半(ban)徑較小，滲透性較強，可以透過表面(mian)的(de)(de)(de)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)，且吸(xi)附(fu)到鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)上(shang)的(de)(de)(de)氯(lv)離子(zi)與鎂(mei)(mei)(mei)(mei)離子(zi)結合(he)生成可溶性的(de)(de)(de)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)，破壞(huai)了鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)結構，鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)破壞(huai)處(chu)的(de)(de)(de)地方(fang)與未破壞(huai)的(de)(de)(de)地方(fang)形(xing)成鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)鄄(juan)活(huo)化(hua)(hua)(hua)電池，因(yin)而(er)(er)加速了鎂(mei)(mei)(mei)(mei)合(he)金的(de)(de)(de)電偶腐蝕(shi)(shi)(shi)。

3電偶(ou)腐蝕

鎂(mei)具(ju)(ju)有較低(di)(di)的(de)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)位(wei)，當與(yu)陰(yin)極(ji)(ji)接觸時極(ji)(ji)易發生電(dian)(dian)(dian)偶(ou)(ou)腐蝕(shi)，通常情況(kuang)下，陰(yin)極(ji)(ji)是與(yu)鎂(mei)合(he)金接觸的(de)其(qi)他(ta)金屬材(cai)料，或者鎂(mei)合(he)金內(nei)部的(de)第二相和雜質(zhi)元(yuan)素，分別稱為(wei)外(wai)部電(dian)(dian)(dian)偶(ou)(ou)腐蝕(shi)和內(nei)部電(dian)(dian)(dian)偶(ou)(ou)腐蝕(shi)（圖(tu)1）。Fe、Ni、Cu 等元(yuan)素具(ju)(ju)有低(di)(di)氫過電(dian)(dian)(dian)位(wei)，通常充當高效陰(yin)極(ji)(ji)，在(zai)鎂(mei)合(he)金中會導(dao)致嚴重的(de)電(dian)(dian)(dian)偶(ou)(ou)腐蝕(shi)，而Al、Zn、Cd等金屬具(ju)(ju)有較高的(de)氫過電(dian)(dian)(dian)位(wei)，對(dui)鎂(mei)合(he)金的(de)耐腐蝕(shi)性(xing)沒有多大(da)的(de)損害作用。高導(dao)電(dian)(dian)(dian)的(de)電(dian)(dian)(dian)解(jie)液、高的(de)點位(wei)差、陰(yin)極(ji)(ji)與(yu)陽(yang)極(ji)(ji)低(di)(di)的(de)極(ji)(ji)化率、大(da)的(de)陰(yin)陽(yang)極(ji)(ji)面積比都(dou)會增加(jia)電(dian)(dian)(dian)偶(ou)(ou)腐蝕(shi)速率。

4應(ying)力腐蝕

在含鉻酸(suan)鹽(yan)(yan)、硫酸(suan)鹽(yan)(yan)等(deng)腐(fu)蝕環境中，鎂合金同時受到內部(bu)(bu)與外部(bu)(bu)的(de)(de)(de)應(ying)力(li)作用(yong)時，鑄造(zao)鎂合金，特別(bie)是(shi)Mg鄄(juan)Al 系鑄造(zao)鎂合金，在低于(yu)屈(qu)服(fu)強度的(de)(de)(de)應(ying)力(li)作用(yong)下表現出極強的(de)(de)(de)應(ying)力(li)腐(fu)蝕敏感性，而且應(ying)力(li)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)存在又會大幅(fu)降低構件的(de)(de)(de)服(fu)役性能。采用(yong)合理的(de)(de)(de)零件形(xing)狀，利用(yong)熱處理減輕殘余(yu)應(ying)力(li)，創建具(ju)有壓應(ying)力(li)作用(yong)的(de)(de)(de)表面層等(deng)都是(shi)防止應(ying)力(li)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)有效(xiao)途(tu)徑。

影響(xiang)鎂合金耐蝕性的因(yin)素

影響鎂(mei)(mei)(mei)(mei)合(he)金(jin)(jin)耐蝕性的(de)主(zhu)要因(yin)素(su)(su)(su)有合(he)金(jin)(jin)成分、顯微組織、腐(fu)蝕介質。通過測試不同含(han)量(liang)Fe、Ni、Cu 等雜(za)質元(yuan)素(su)(su)(su)的(de)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)合(he)金(jin)(jin)的(de)腐(fu)蝕速率表明，隨著雜(za)質元(yuan)素(su)(su)(su)含(han)量(liang)的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，鎂(mei)(mei)(mei)(mei)合(he)金(jin)(jin)的(de)腐(fu)蝕速率急(ji)劇下降(jiang)，如圖2 所(suo)示。這(zhe)些雜(za)質元(yuan)素(su)(su)(su)在(zai)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)中(zhong)具有低的(de)固溶度(du)，常常形(xing)成金(jin)(jin)屬(shu)間化合(he)物，并與鎂(mei)(mei)(mei)(mei)合(he)金(jin)(jin)基體(ti)(ti)構成原電池(chi)，加(jia)(jia)速鎂(mei)(mei)(mei)(mei)合(he)金(jin)(jin)的(de)腐(fu)蝕。元(yuan)素(su)(su)(su)Mn 在(zai)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)中(zhong)的(de)固溶度(du)較(jiao)低，但(dan)(dan)其(qi)(qi)可以去除Fe 或其(qi)(qi)他(ta)重金(jin)(jin)屬(shu)元(yuan)素(su)(su)(su)，從而避免生成有害的(de)金(jin)(jin)屬(shu)間化合(he)物，對于提高(gao)腐(fu)蝕性能具有積極(ji)作用。隨著Ag、Ca 含(han)量(liang)的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，鎂(mei)(mei)(mei)(mei)合(he)金(jin)(jin)的(de)耐蝕性能逐漸降(jiang)低，但(dan)(dan)其(qi)(qi)他(ta)合(he)金(jin)(jin)元(yuan)素(su)(su)(su)對鎂(mei)(mei)(mei)(mei)耐蝕性的(de)影響不明顯。

顯微組織對鎂合(he)金(jin)(jin)腐(fu)蝕(shi)行為有(you)很大影響，如(ru)快速凝(ning)(ning)固(gu)的(de)鎂合(he)金(jin)(jin)，由于凝(ning)(ning)固(gu)速度較(jiao)快，在基體中的(de)合(he)金(jin)(jin)元(yuan)素分布相對均勻(yun)，提(ti)高了耐蝕(shi)性(xing)能。不同熱處理(li)工(gong)藝下(xia)的(de)晶(jing)粒(li)尺(chi)(chi)寸(cun)差(cha)異也(ye)會對腐(fu)蝕(shi)速率(lv)產生影響，對不同晶(jing)粒(li)尺(chi)(chi)寸(cun)AZ91 合(he)金(jin)(jin)的(de)研究表明(ming)，合(he)金(jin)(jin)的(de)腐(fu)蝕(shi)速率(lv)隨晶(jing)粒(li)尺(chi)(chi)寸(cun)的(de)減(jian)小而減(jian)小。

    鎂合(he)金在不同(tong)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)介質中(zhong)(zhong)表(biao)現出不同(tong)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)特征，在干燥的(de)環境(jing)中(zhong)(zhong)，表(biao)面(mian)易(yi)生成灰色(se)的(de)保護膜而(er)不易(yi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)；而(er)鹽，尤其是氯化物，可(ke)污染并破壞(huai)表(biao)面(mian)膜，造成嚴重(zhong)的(de)局部侵蝕(shi)(shi)(shi)；在農村及工業大氣中(zhong)(zhong)發生中(zhong)(zhong)等侵蝕(shi)(shi)(shi)，而(er)在大多有機(ji)介質中(zhong)(zhong)則不受腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。不同(tong)介質中(zhong)(zhong)的(de)具體腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)情況見表(biao)1 所示。

    基(ji)(ji)于(yu)上(shang)述對(dui)影響(xiang)鎂(mei)合(he)金(jin)腐蝕(shi)(shi)行(xing)(xing)為三大因素的(de)分析，可以從以下兩個方(fang)面對(dui)提(ti)高(gao)(gao)鎂(mei)合(he)金(jin)防腐性能進(jin)(jin)行(xing)(xing)研究(jiu)：一是(shi)改善鎂(mei)合(he)金(jin)的(de)本(ben)征耐(nai)蝕(shi)(shi)性，即通過(guo)優(you)化(hua)合(he)金(jin)成分、改善鎂(mei)合(he)金(jin)的(de)微觀組織等方(fang)式提(ti)高(gao)(gao)基(ji)(ji)體(ti)材料(liao)的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性；二是(shi)采用表面防護(hu)(hu)處(chu)理技術(shu)，通過(guo)表面防護(hu)(hu)層對(dui)基(ji)(ji)體(ti)進(jin)(jin)行(xing)(xing)保護(hu)(hu)，隔離腐蝕(shi)(shi)介質與基(ji)(ji)體(ti)的(de)接觸，從而(er)提(ti)高(gao)(gao)鎂(mei)合(he)金(jin)的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性能，這是(shi)目前鎂(mei)合(he)金(jin)耐(nai)蝕(shi)(shi)防護(hu)(hu)最常用的(de)技術(shu)。

鎂合金(jin)防護技術研究現狀

1 提(ti)高(gao)鎂(mei)合金(jin)本(ben)征耐(nai)蝕性研究現(xian)狀

搖(yao)對于干燥無鹽(yan)分(fen)的(de)(de)服役環(huan)境，采(cai)用提高鎂(mei)合(he)金(jin)的(de)(de)本征耐蝕(shi)性的(de)(de)方法就可滿足(zu)使用要(yao)求，而這(zhe)方面的(de)(de)研究主(zhu)要(yao)包括兩個(ge)方面，一是(shi)凈(jing)化合(he)金(jin)成分(fen)或開發新型耐蝕(shi)鎂(mei)合(he)金(jin)，二是(shi)改(gai)善鎂(mei)合(he)金(jin)的(de)(de)表(biao)層微(wei)觀組織。

2 凈化合(he)金成分或(huo)開(kai)發(fa)耐蝕新(xin)合(he)金

目前，開發(fa)高(gao)純度鎂(mei)合(he)(he)金(jin)(jin)已成為歐(ou)美汽車工(gong)業增(zeng)加鎂(mei)用量的(de)(de)主要途徑，主要采用純凈化處理工(gong)藝，降低有害(hai)雜(za)質元素(su)含量，使之控制在允許極限以下，例如(ru)據(ju)此開發(fa)的(de)(de)高(gao)純度AZ91HP 鎂(mei)合(he)(he)金(jin)(jin)。針對傳統鎂(mei)合(he)(he)金(jin)(jin)耐蝕(shi)性差(cha)的(de)(de)問題，開發(fa)新(xin)型耐蝕(shi)鎂(mei)合(he)(he)金(jin)(jin)也(ye)是(shi)另一(yi)重要途徑，如(ru)向鎂(mei)合(he)(he)金(jin)(jin)中(zhong)添加稀土元素(su)，可(ke)大幅(fu)提(ti)高(gao)鎂(mei)合(he)(he)金(jin)(jin)在含氯離子溶液中(zhong)的(de)(de)耐蝕(shi)性能(neng)。

3 改善鎂(mei)合金的微觀(guan)組(zu)織

鎂(mei)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)微(wei)觀組織與耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)關系的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究表(biao)明，單相(xiang)、化(hua)學成分(fen)均(jun)一的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鎂(mei)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)具有較好(hao)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能，非晶(jing)態合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)是其典型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)代(dai)表(biao)。但常用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鎂(mei)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)都為晶(jing)態，存在組織和化(hua)學上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)均(jun)勻，這種不(bu)均(jun)勻會在不(bu)同相(xiang)之間、晶(jing)界與基體(ti)(ti)之間發生電(dian)偶腐(fu)蝕(shi)(shi)，這是靜態鎂(mei)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)較差的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)原因。當鎂(mei)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)選定時，顯微(wei)組織主要(yao)受(shou)加(jia)工(gong)方式的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響，進(jin)而(er)(er)表(biao)現出不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能，例如對于AZ91D 鎂(mei)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)來說，壓(ya)鑄(zhu)(zhu)工(gong)藝(yi)制(zhi)備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)晶(jing)粒比(bi)(bi)傳統鑄(zhu)(zhu)造(zao)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)細，茁(zhuo)相(xiang)分(fen)布也(ye)更均(jun)勻，壓(ya)鑄(zhu)(zhu)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)要(yao)優于傳統鑄(zhu)(zhu)造(zao)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)。相(xiang)比(bi)(bi)于壓(ya)鑄(zhu)(zhu)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)，半固(gu)態工(gong)藝(yi)制(zhi)備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)琢鎂(mei)基體(ti)(ti)與茁(zhuo)相(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)面積比(bi)(bi)壓(ya)鑄(zhu)(zhu)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)小，因而(er)(er)半固(gu)態工(gong)藝(yi)制(zhi)備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)要(yao)優于壓(ya)鑄(zhu)(zhu)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。快速凝固(gu)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成分(fen)和組織均(jun)勻、大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)固(gu)溶度(du)，使局部腐(fu)蝕(shi)(shi)和電(dian)偶腐(fu)蝕(shi)(shi)被抑制(zhi)，可以(yi)獲(huo)得較為優異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能。

鎂合金表面處(chu)理技術研(yan)究現狀(zhuang)

1表(biao)面改(gai)性技術

1） 化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)轉(zhuan)(zhuan)化(hua)(hua)(hua)。鎂合(he)金與(yu)(yu)轉(zhuan)(zhuan)化(hua)(hua)(hua)液發生化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)反應生成(cheng)一層(ceng)保護(hu)性鈍化(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)處理(li)技(ji)術稱為化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)轉(zhuan)(zhuan)化(hua)(hua)(hua)法(fa)，其主要特(te)點是設(she)備(bei)簡單、成(cheng)本(ben)低，適(shi)應于(yu)結構(gou)復(fu)(fu)雜件及大(da)件的(de)(de)處理(li)。化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)轉(zhuan)(zhuan)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)層(ceng)與(yu)(yu)基(ji)(ji)體(ti)(ti)結合(he)良好，擁有(you)特(te)定的(de)(de)孔(kong)隙，可以與(yu)(yu)有(you)機(ji)層(ceng)形成(cheng)良好的(de)(de)結合(he)，適(shi)用于(yu)環(huan)境溫度和表(biao)面(mian)質量精度要求不高的(de)(de)構(gou)件，如筆記本(ben)、手機(ji)外殼等(deng)。化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)轉(zhuan)(zhuan)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)層(ceng)薄，對(dui)鎂基(ji)(ji)體(ti)(ti)保護(hu)有(you)限，現多(duo)用于(yu)零件制(zhi)備(bei)過程中的(de)(de)防護(hu)，特(te)別是對(dui)大(da)型復(fu)(fu)雜鎂合(he)金構(gou)件機(ji)加工表(biao)面(mian)的(de)(de)短(duan)期(qi)防護(hu)。六(liu)價(jia)鉻轉(zhuan)(zhuan)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)對(dui)鎂合(he)金有(you)較好的(de)(de)腐蝕保護(hu)作用，且工藝(yi)成(cheng)熟，但(dan)六(liu)價(jia)鉻高度致癌，國際上(shang)已(yi)開始(shi)禁(jin)止(zhi)使(shi)用。無鉻轉(zhuan)(zhuan)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)技(ji)術受到廣(guang)泛關注(zhu)，如磷酸鹽、高錳酸鹽、釩基(ji)(ji)鹽、稀土金屬鹽以及錫酸鹽處理(li)等(deng)。非鉻酸鹽轉(zhuan)(zhuan)化(hua)(hua)(hua)方式及其優缺點如表(biao)2 所(suo)示。

 2） 陽極(ji)氧(yang)(yang)化(hua)。利用(yong)電解作用(yong)在金屬表(biao)面成(cheng)膜(mo)的過程稱為(wei)陽極(ji)氧(yang)(yang)化(hua) ,陽極(ji)氧(yang)(yang)化(hua)膜(mo)為(wei)多孔(kong)(kong)雙層(ceng)(ceng)結構，較厚(hou)的多孔(kong)(kong)層(ceng)(ceng)為(wei)外層(ceng)(ceng)，較薄的致密層(ceng)(ceng)為(wei)內層(ceng)(ceng)，膜(mo)層(ceng)(ceng)的成(cheng)分由合金元(yuan)素的氧(yang)(yang)化(hua)物和(he)沉積的氧(yang)(yang)化(hua)物共同(tong)組成(cheng)。陽極(ji)氧(yang)(yang)化(hua)膜(mo)空隙大、無(wu)規則、分布不均勻，如果不進行(xing)封閉，耐蝕(shi)性非(fei)常差，因此，需進行(xing)后(hou)續的封孔(kong)(kong)處(chu)(chu)理，使其既(ji)美觀又(you)耐蝕(shi)。早期的陽極(ji)氧(yang)(yang)化(hua)工藝主要有(you)DOW17、Cr22 及HAE 工藝等(deng) ,如表(biao)3 所示，處(chu)(chu)理液中含有(you)鉻化(hua)合物，污染嚴重，因此逐漸(jian)開發了磷酸鹽等(deng)環保型陽極(ji)氧(yang)(yang)化(hua)工藝。

3） 微(wei)(wei)(wei)弧氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)。微(wei)(wei)(wei)弧氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)是(shi)(shi)在(zai)(zai)金(jin)(jin)屬(shu)表(biao)面(mian)原位(wei)生長陶瓷層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)，最早是(shi)(shi)由(you)Gnterschulze 和Betz 在(zai)(zai)20 世紀30 年代初(chu)提出(chu)，后經過(guo)各國(guo)科(ke)學(xue)家不(bu)斷(duan)完(wan)善。與(yu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)轉化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)、陽極氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)技(ji)(ji)術(shu)相比，微(wei)(wei)(wei)弧氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)制(zhi)備的(de)(de)(de)(de)膜(mo)(mo)層(ceng)(ceng)(ceng)厚度(du)(du)(du)可控，耐(nai)(nai)蝕(shi)性和耐(nai)(nai)磨性也(ye)更優異，在(zai)(zai)航(hang)天、航(hang)空、機械及電子等領域有(you)廣(guang)泛的(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)前(qian)景。微(wei)(wei)(wei)弧氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)生長是(shi)(shi)一個“成(cheng)膜(mo)(mo)—擊(ji)穿(chuan)—熔化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)—燒結—再成(cheng)膜(mo)(mo)冶(ye)的(de)(de)(de)(de)多次(ci)循環過(guo)程，最終形成(cheng)的(de)(de)(de)(de)膜(mo)(mo)層(ceng)(ceng)(ceng)主(zhu)要分為(wei)過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)、致密(mi)層(ceng)(ceng)(ceng)、疏(shu)松(song)層(ceng)(ceng)(ceng)。疏(shu)松(song)層(ceng)(ceng)(ceng)是(shi)(shi)由(you)很(hen)硬(ying)的(de)(de)(de)(de)、孔(kong)隙(xi)較大(da)的(de)(de)(de)(de)物質組成(cheng)，表(biao)面(mian)疏(shu)松(song)且(qie)粗糙，易打磨掉。致密(mi)層(ceng)(ceng)(ceng)是(shi)(shi)微(wei)(wei)(wei)弧氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)體(ti)(ti)，約(yue)占氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)層(ceng)(ceng)(ceng)總厚度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)60% ~ 70%,該(gai)層(ceng)(ceng)(ceng)致密(mi)、孔(kong)隙(xi)小，每個孔(kong)隙(xi)的(de)(de)(de)(de)直徑約(yue)為(wei)幾微(wei)(wei)(wei)米(mi)，孔(kong)隙(xi)率在(zai)(zai)5% 以下，主(zhu)要是(shi)(shi)金(jin)(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物，硬(ying)度(du)(du)(du)高(gao)(gao)且(qie)耐(nai)(nai)磨。過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)為(wei)界(jie)面(mian)層(ceng)(ceng)(ceng)，是(shi)(shi)微(wei)(wei)(wei)弧氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)層(ceng)(ceng)(ceng)與(yu)基體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)交界(jie)處(chu)。過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)凹凸不(bu)平，與(yu)基體(ti)(ti)相互滲透(tou)，使(shi)微(wei)(wei)(wei)弧氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)層(ceng)(ceng)(ceng)與(yu)基體(ti)(ti)結合(he)(he)牢(lao)固(gu)，屬(shu)典型的(de)(de)(de)(de)冶(ye)金(jin)(jin)結合(he)(he)。當微(wei)(wei)(wei)弧氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)基體(ti)(ti)材料選定時，微(wei)(wei)(wei)弧氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)厚度(du)(du)(du)與(yu)形貌主(zhu)要受到電解液體(ti)(ti)系、電源類型、工作模式、電參數等的(de)(de)(de)(de)影響。鎂合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)(wei)弧氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)已被證明是(shi)(shi)提高(gao)(gao)鎂合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)和耐(nai)(nai)磨性能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)有(you)效(xiao)途(tu)徑 。但(dan)微(wei)(wei)(wei)弧氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)層(ceng)(ceng)(ceng)表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)(wei)孔(kong)隙(xi)是(shi)(shi)限制(zhi)耐(nai)(nai)蝕(shi)性提高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要因(yin)素，需(xu)采用(yong)有(you)效(xiao)的(de)(de)(de)(de)封孔(kong)技(ji)(ji)術(shu)才能(neng)(neng)大(da)幅度(du)(du)(du)提高(gao)(gao)鎂合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性能(neng)(neng)。

4） 離(li)(li)(li)子注(zhu)入(ru)(ru)(ru)(ru)(ru)及表(biao)面(mian)(mian)(mian)合(he)(he)(he)金(jin)化(hua)。離(li)(li)(li)子注(zhu)入(ru)(ru)(ru)(ru)(ru)是(shi)(shi)將表(biao)面(mian)(mian)(mian)暴露在(zai)一(yi)束(shu)離(li)(li)(li)子化(hua)的(de)(de)顆粒中，離(li)(li)(li)子被嵌入(ru)(ru)(ru)(ru)(ru)并(bing)在(zai)基(ji)(ji)體(ti)(ti)的(de)(de)間隙位置被中和形(xing)成固溶體(ti)(ti)，從而(er)改變基(ji)(ji)體(ti)(ti)的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。離(li)(li)(li)子注(zhu)入(ru)(ru)(ru)(ru)(ru)也是(shi)(shi)提(ti)高鎂(mei)合(he)(he)(he)金(jin)耐蝕(shi)(shi)(shi)表(biao)面(mian)(mian)(mian)改性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)有(you)效技(ji)術 ,采用(yong)一(yi)定劑量的(de)(de)離(li)(li)(li)子可以抑制鎂(mei)合(he)(he)(he)金(jin)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，注(zhu)入(ru)(ru)(ru)(ru)(ru)的(de)(de)元素主要有(you)N、O、Ti、Al 和Zn 等(deng)。但離(li)(li)(li)子注(zhu)入(ru)(ru)(ru)(ru)(ru)改性(xing)(xing)(xing)層的(de)(de)厚度一(yi)般較薄(bo)，耐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)有(you)可能(neng)(neng)不如(ru)厚陶瓷涂層。此(ci)外(wai)，表(biao)面(mian)(mian)(mian)合(he)(he)(he)金(jin)化(hua)也是(shi)(shi)鎂(mei)合(he)(he)(he)金(jin)改善鎂(mei)合(he)(he)(he)金(jin)耐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)一(yi)種表(biao)面(mian)(mian)(mian)改性(xing)(xing)(xing)技(ji)術。通過(guo)激(ji)光(guang)等(deng)高能(neng)(neng)束(shu)流使基(ji)(ji)體(ti)(ti)表(biao)面(mian)(mian)(mian)預(yu)先(xian)涂覆的(de)(de)膜(mo)層和部分基(ji)(ji)體(ti)(ti)熔(rong)化(hua)，或(huo)者在(zai)表(biao)面(mian)(mian)(mian)熔(rong)化(hua)的(de)(de)同(tong)時注(zhu)入(ru)(ru)(ru)(ru)(ru)某些粉末，膜(mo)層或(huo)表(biao)面(mian)(mian)(mian)在(zai)熔(rong)池中液態(tai)混合(he)(he)(he)后發生快速(su)凝固，從而(er)在(zai)表(biao)面(mian)(mian)(mian)形(xing)成耐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)較好(hao)的(de)(de)合(he)(he)(he)金(jin)薄(bo)層。近些年來(lai)，鋁合(he)(he)(he)金(jin)表(biao)面(mian)(mian)(mian)激(ji)光(guang)合(he)(he)(he)金(jin)化(hua)研究(jiu)比較活躍，而(er)對于鎂(mei)及鎂(mei)合(he)(he)(he)金(jin)的(de)(de)激(ji)光(guang)表(biao)面(mian)(mian)(mian)合(he)(he)(he)金(jin)化(hua)的(de)(de)研究(jiu)并(bing)不多。

2表面(mian)涂層處理

表面涂覆耐(nai)蝕(shi)涂層將鎂合(he)(he)金與腐(fu)蝕(shi)介(jie)質隔絕是提高(gao)鎂合(he)(he)金耐(nai)蝕(shi)性(xing)能的另一類有(you)效途(tu)徑。目前耐(nai)蝕(shi)涂層主要有(you)有(you)機涂層、耐(nai)蝕(shi)金屬(shu)涂層以(yi)及化(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)涂層等。有(you)機涂層采(cai)用的主要工藝有(you)涂漆、靜(jing)電(dian)(dian)噴(pen)涂、電(dian)(dian)泳(yong)等 ,金屬(shu)和化(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)涂層采(cai)用的主要技(ji)術(shu)為(wei)電(dian)(dian)/ 化(hua)(hua)(hua)學鍍(du)、冷噴(pen)涂、物(wu)理/ 化(hua)(hua)(hua)學氣象沉積、高(gao)能束流表面熔覆等技(ji)術(shu) 。

1） 有(you)機/ 聚(ju)合物(wu)涂(tu)(tu)層(ceng)。涂(tu)(tu)覆有(you)機/ 聚(ju)合物(wu)涂(tu)(tu)層(ceng)可(ke)直(zhi)接用(yong)于鎂(mei)合金(jin)表面耐(nai)蝕(shi)防護(hu)，還可(ke)用(yong)于鎂(mei)合金(jin)最外層(ceng)防護(hu)涂(tu)(tu)層(ceng)及封孔層(ceng)，進一(yi)步提高(gao)耐(nai)蝕(shi)性。環氧(yang)樹脂、乙(yi)烯(xi)樹脂、聚(ju)氨酯等為常(chang)用(yong)的有(you)機/ 聚(ju)合物(wu)涂(tu)(tu)層(ceng)材料，其中環氧(yang)樹脂具(ju)有(you)粘(zhan)附力(li)高(gao)、強度高(gao)、不浸潤水(shui)等特點，使用(yong)較廣。此外，粉末涂(tu)(tu)層(ceng)因(yin)加熱(re)固化(hua)成膜的溫度較高(gao)，會(hui)影響基(ji)體(ti)性能。

2） 金屬/ 化合(he)物涂(tu)(tu)層(ceng)。金屬涂(tu)(tu)層(ceng)主要是采用化學(xue)鍍(du)(du)(du)(du)和電(dian)(dian)(dian)鍍(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)方法在鎂(mei)(mei)合(he)金基(ji)體(ti)(ti)表面(mian)涂(tu)(tu)覆一層(ceng)金屬涂(tu)(tu)層(ceng)。因(yin)鎂(mei)(mei)合(he)金具(ju)(ju)有高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)(ying)活性(xing)(xing)，屬于難電(dian)(dian)(dian)鍍(du)(du)(du)(du)基(ji)材，目前還(huan)未開發(fa)出耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)較好的(de)(de)(de)(de)(de)鎂(mei)(mei)合(he)金電(dian)(dian)(dian)鍍(du)(du)(du)(du)方法。化學(xue)鍍(du)(du)(du)(du)鎳是通過(guo)自催化還(huan)原反應(ying)(ying)沉積(ji)Ni-P（或Ni-B）合(he)金鍍(du)(du)(du)(du)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)藝，鍍(du)(du)(du)(du)層(ceng)為規則、均(jun)勻、致密(mi)的(de)(de)(de)(de)(de)球形結點結構，且胞體(ti)(ti)具(ju)(ju)有明(ming)顯(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)界限，鍍(du)(du)(du)(du)層(ceng)厚度(du)均(jun)勻，具(ju)(ju)有較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)硬度(du)和耐(nai)(nai)磨性(xing)(xing)，耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)能優良(liang)。對AZ91 的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究表明(ming)，經Ni-P與Ni-P-SiC 化學(xue)鍍(du)(du)(du)(du)后，自腐蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)與AZ91 基(ji)體(ti)(ti)相比明(ming)顯(xian)正移（表4），腐蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)流明(ming)顯(xian)降低(di)，說明(ming)化學(xue)鍍(du)(du)(du)(du)層(ceng)可(ke)以(yi)提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)AZ91D 鎂(mei)(mei)合(he)金的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)，而(er)添加SiC 顆粒(li)對耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)影響不(bu)大。與電(dian)(dian)(dian)鍍(du)(du)(du)(du)類(lei)似，有時也常(chang)常(chang)在鍍(du)(du)(du)(du)液(ye)中(zhong)添加納米(mi)顆粒(li)以(yi)提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)耐(nai)(nai)磨等性(xing)(xing)能，或者通過(guo)化學(xue)鍍(du)(du)(du)(du)與電(dian)(dian)(dian)鍍(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)復合(he)鍍(du)(du)(du)(du)層(ceng)來提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)鎂(mei)(mei)合(he)金的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)。

化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)(he)物(wu)涂層(ceng)(ceng)在(zai)中(zhong)(zhong)性(xing)(xing)或(huo)者(zhe)酸性(xing)(xing)腐(fu)蝕介(jie)質中(zhong)(zhong)呈(cheng)現(xian)出(chu)(chu)(chu)比鎂合(he)(he)(he)金基體高(gao)得多的(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)學惰(duo)性(xing)(xing)。在(zai)鎂及鎂合(he)(he)(he)金基體表面(mian)制(zhi)備出(chu)(chu)(chu)一層(ceng)(ceng)致密的(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)(he)物(wu)涂層(ceng)(ceng)將(jiang)大大提(ti)高(gao)基體的(de)腐(fu)蝕電位， 提(ti)高(gao)耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)。目前(qian)已(yi)通(tong)過PVD 等技術在(zai)鎂合(he)(he)(he)金表面(mian)制(zhi)備出(chu)(chu)(chu)TiN、AlN、CrN 以及Al2O3 等化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)(he)物(wu)膜 。   化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)(he)物(wu)層(ceng)(ceng)與(yu)基體附著力和耐(nai)(nai)磨性(xing)(xing)好，但因現(xian)有(you)工藝制(zhi)備的(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)(he)物(wu)涂層(ceng)(ceng)中(zhong)(zhong)存(cun)在(zai)孔隙，因此化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)(he)物(wu)涂層(ceng)(ceng)的(de)耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)并未充分體現(xian)出(chu)(chu)(chu)來(lai)。

冷噴涂(tu)(tu)(tu)是(shi)(shi)相對較(jiao)新(xin)的一種噴涂(tu)(tu)(tu)技術，它是(shi)(shi)利用高速(su)壓縮(suo)氣(qi)體將金(jin)(jin)(jin)屬(shu)或(huo)者(zhe)陶瓷粉(fen)末(mo)加(jia)速(su)后噴涂(tu)(tu)(tu)到基材(cai)表面，通(tong)過金(jin)(jin)(jin)屬(shu)粉(fen)末(mo)塑(su)性變形形成致密的涂(tu)(tu)(tu)層。與傳統的熱噴涂(tu)(tu)(tu)相比，冷噴涂(tu)(tu)(tu)工藝過程溫(wen)度低，非常適(shi)合(he)鎂合(he)金(jin)(jin)(jin)等易(yi)氧化或(huo)對熱較(jiao)敏感(gan)的基材(cai)，冷噴涂(tu)(tu)(tu)鋁(lv)合(he)金(jin)(jin)(jin)等在鎂合(he)金(jin)(jin)(jin)耐(nai)蝕防(fang)護領域(yu)展(zhan)現出良好的應用前景。

結論(lun)

當(dang)前，鎂(mei)合(he)(he)金(jin)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)方面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究已(yi)取(qu)得(de)了可(ke)(ke)喜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成果(guo)。但隨著鎂(mei)合(he)(he)金(jin)應用深度(du)及(ji)(ji)廣(guang)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不斷擴大(da)，將會遇到(dao)更(geng)(geng)為復雜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)服役工況，鎂(mei)合(he)(he)金(jin)表面(mian)涂層在滿足防(fang)腐的(de)(de)(de)(de)(de)(de)同時(shi)，還要滿足耐(nai)磨等多(duo)種條件(jian)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)使(shi)用環(huan)境，對鎂(mei)合(he)(he)金(jin)表面(mian)處理技術提(ti)(ti)出(chu)了更(geng)(geng)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)要求。此(ci)外，還必須(xu)考慮鎂(mei)合(he)(he)金(jin)耐(nai)蝕(shi)技術的(de)(de)(de)(de)(de)(de)先進性(xing)(xing)、有效性(xing)(xing)，工藝的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)操作性(xing)(xing)，涂層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)價比，以(yi)及(ji)(ji)環(huan)保問題(ti)等因(yin)素。這些因(yin)素直(zhi)接決定(ding)了鎂(mei)合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)服役能力。因(yin)此(ci)，在未來(lai)相當(dang)長的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一段時(shi)間里，提(ti)(ti)高鎂(mei)合(he)(he)金(jin)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)仍需做(zuo)大(da)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究才(cai)能滿足汽(qi)車、3C、國防(fang)軍工、航(hang)空航(hang)天等行業對輕質鎂(mei)合(he)(he)金(jin)材料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)需求。