镁合金表面处理技术——镁合金氧化技术分享

彗星化工

2022-12-23 16:49

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镁合金是最轻的金属结构材料，其密度为1.75~1.90g/cm3。镁合金的强度和弹性模量较低，但它有高的比强度和比刚度，在相同重量的构件中，选用镁合金可使构件获得更高的刚度。镁合金有很高的阻尼容量和良好的消震性能，它可承受较大的冲击震动负荷，适用于制造承受冲击载荷和振动的零部件。在摩托车工业中最常见的，就是镁合金轮框，例如NSR-250SP。镁合金具有优良的切削加工性和抛光性能，在热态下易于加工成形。
上述特性以及超轻Mg-Li合金系（密度为1.35g/cm3）的问世，拓宽了镁合金的应用范围，并在航空、航天工业中继续保持一定的生命力。
但是镁合金的抗蚀性能较低，缺口敏感性较大；化学性能活泼，所以在熔炼、浇注镁合金时必须采用熔剂和保护气体进行保护，防止合金的燃烧。镁合金熔体不得与水接触，否则容易引起燃烧或爆炸。热处理时必须在保护气氛中进行。
基于镁合金的这些特点，许多镁合金的表面处理技术应时而生，其中不乏世界上最优秀的镁合金处理技术——镁合金微弧氧化、镁合金真空电镀等。
镁合金真空电镀虽有良好的表面性能效果，但其成本也相应高出许多。所以，镁合金氧化技术将会在未来得到青睐，从而得到蓬勃的发展。
镁合金的氧化技术在国内是刚起步。目前在国内，能做镁合金氧化的技术比较成熟的，主要有三种技术：
1）常规阳极氧化处理
常规阳极氧化处理也就是工件在低电压作用下进行的阳极氧化处理技术。典型的处理规范如表5所示。通常经过常规阳极氧化处理后，工件表面形成较为致密的氧化膜层，该膜层主要由氧化镁与六方氢氧化镁构成，与基体结合良好。与化学成膜处理相比，常规阳极氧化处理膜层的耐蚀性、耐磨性好、机械强度高，工件的尺寸精度几乎不发生影响，在某些使用情况下可省去涂装工艺，直接可作为最终处理，因此常规阳极氧化处理技术得到了较为广泛的应用。
2）等离子体微弧阳极氧化处理
将常规阳极氧化处理的电压升高到一定值，在阳极区将产生等离子体微弧放电，微弧直径一般在几微米至几十微米之间，在工件表面的停留时间约为几十毫秒，相应的温度可高达几千度，可使周围的液体汽化，形成高温高压区，在该区域内，在电场的作用下，可产生大量的电子和正负离子，因此可产生特殊的物理化学作用，使生成的氧化膜成为陶瓷质的有序结构（主要由立方结构的氧化镁构成），这种特殊的镁合金压铸件表面处理技术就是等离子体微弧阳极氧化处理技术。这是近年来刚刚探索出来的一种崭新的处理方法，典型的处理规范如表6所示。因为微弧放电会使处理液的温度不断升高，所以为了保证处理液的温度恒定，进行表面处理时还需要采用循环冷却系统。由于得到了陶瓷膜层为基体原位生长，因此完整、致密、与基体和油漆的附着性能好，具有优良的耐蚀性、耐磨性和电绝缘性。目前采用等离子体微弧阳极氧化处理技术可根据具体要求，制备出装饰型、保护型、功能型等陶瓷表面，已应用于实际生产，进一步的研究正处在不断的探索中。
3．交流等离子体微弧氧化处理技术
作者近半年来针对镁合金压铸件的表面处理进行了研究，开发出了交流等离子体微弧氧化处理技术及相应的处理溶液。该技术采用工频交流电对镁合金压铸件进行等离子体微弧氧化处理，与前述的阳极氧化处理相比，该技术不需用直流电源、设备简单，工件的表面处理时间大大缩短，其处理效率较其它方法提高了20倍以上，在处理镁合金压铸手机外壳时，一般在1分钟处理时间之内就可达到表面处理的全部要求。在实际生产中的初步应用已经证明交流等离子体微弧氧化处理技术是一种非常实用、有前途的镁合金压铸件表面处理技术。目前，该技术在其它方面的应用正在研究当中，相信不久将会取得可喜的成果。
以上镁合金氧化技术三大种类，其中又不乏在此三类技术基础上再进一步开发出来的新镁合金氧化技术，例如，广东省江门市华森五金制品有限公司从意大利引进的镁合金微弧氧化技术，其技术原理就是上述镁合金氧化技术第二大类，但其设备与工艺又有所不同，其特点主要是低电压，低能耗。
目前镁合金的氧化技术在商业上，已经应用开来。其中有此企业是自己研发生产，有的则是通过购买设备与技术转让经营开来。将未来，在镁合金的氧化技术层面，将会出现相应的技术标准。谁家的技术更加成熟，更加优秀；谁家的在商业上市场占有较大的占有率；谁家的公共关系搞得好。将会是技术标准出台者，是市场的真正赢家！

关键词：表面处理、镁合金

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