镁合金腐蚀与防护工艺研究进展

　　镁合金腐蚀防护的主要方法如下：
　　1提高纯度。冶金因素对镁合金抗蚀性的影响主要表现为杂质元素的影响。对大多数镁合金来说根据影响镁合金抗蚀性的程度，杂质元素可以分为三类：一类是含量低于5%时，对镁合金抗蚀性影响不大的元素，如Na、Al、Si、Pb、Sn和Mn等；另一类是降低镁合金抗蚀性的元素，如Zn、Ca、Ag和Cd等；第三类是即使含量极少（＜0.02%）但也会降低镁合金抗蚀性的元素，如Fe、Ni、Cu和Co等。因此，必须提高镁合金的纯度以改善其抗蚀性，主要是将有害杂质及第三类元素含量降低至临界值以下。K.U.Kainer等比较了高纯镁合金、与普通AZ91合金的盐雾腐蚀速率，发现普通AZ91合金的盐雾腐蚀速率约为AZ91HP合金的19倍。
　　2化学氧化处理。化学氧化处理(铬化处理)是目前镁合金最常用的表面处理工艺，广泛地用于涂装 底层或保护镁合金。其机理是金属表面的原子溶于溶液中，引起金属表面与溶液界面pH值上升，从而在金属表面沉积一层铬酸盐与金属胶状物的混合物，这种混合物在未失去结晶水时具有自修复功能。但是如果在高于323K的环境中使用，铬酸转化膜由于失去结晶水破裂而是自修复性丧失，防腐性能大大降低。但该类溶液中存在大量铬酐而容易造成环境污染，属限制推广工艺。近年来又发展了一些无铬化学转化膜的处理方法，主要有磷酸盐膜、磷酸-高锰酸盐膜、多聚磷酸盐膜及氟锆酸盐膜等。金华兰等采用磷酸二氢钡，磷酸，氟化钠在ZM5镁合金表面形成了保护性化学转化膜。周婉秋等采用锰盐和磷酸盐体系，通过化学除油-酸洗-活化-化学处理-封闭处理，在AZ31D表面形成了保护性化学转化膜。这种转化膜在5%的氯化钠溶液中具有一定的自愈合能力，所得膜的效果与铬转化膜相当，且处理液易于回收，有利于环境保护。兰伟等采用胶体钛盐与磷酸二氢盐的混合液，通过10%氢氧化钠将体系pH值调整到3～4。在AZ31镁合金表面获得外观细致均匀，颜色为灰色的磷化膜。该膜可以增强镁合金基体与有机涂层的结合力以及整个涂层对基材的防腐能力，但磷化膜的性能还有待于进一步提高，工艺还需优化。这些膜的耐蚀性能与含铬的化学转化膜相当，并且都是随后充填封装处理的良好基底。
　　3阳极氧化处理。阳极氧化处理是镁合金最基本的也是应用很广的表面处理方法。阳极氧化不同于化学氧化，阳极氧化是通过电化学作用得到人工氧化膜的层。金属浸泡在电解液中，外加电流使氧离子和水直接与镁表面作用生成一层氧化物，从而起保护作用。工业上常用的阳极氧化方法有硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化和草酸阳极氧化等。早期的阳极氧化处理是使用含铬的有毒化合物，废液的处理成本提高，并且污染环境，于是开发了以高锰酸盐、硼酸盐、硫酸盐、磷酸盐、可溶性硅酸盐、氢氧化物和氟化物为主的无毒阳极氧化处理液。近年来，人们在普通阳极氧化技术的基础上发展了等离子体微弧阳极氧化技术，又称为阳极火花沉积。该技术利用高压高电流的作用在阳极区产生等离子微弧放电，使阳极区表面局部温度达到2273K左右，使原来氧化物熔化，生成一层氧化镁陶瓷涂层熔覆在金属表面，形成陶瓷质阳极氧化膜，其硬度、致密度、耐磨和耐蚀性都比普通阳极氧化膜高。
　　4有机涂层。有机涂层是提高镁合金制品防腐、防潮、耐热和绝缘等性能的一种重要方法。有机涂层种类很多，油或油脂只能在短时间内保护镁合金。此外，涂料、蜡、沥青、橡胶、塑料以及各种有机聚合物都是常用的镁合金有机涂层。新近研究表明，环氧树脂涂层具有很强的黏附力，与水不发生浸湿，并且强度高、从而应用非常广泛。此外，乙烯树脂和聚氨酯的效果也不错。澳大利亚的V.T.Truong等人采用盐喷和电化学实验研究了导电性多吡咯PPy的丙烯酸涂层对Mg-Mn合金耐蚀性的影响，该涂层能提高镁合金的耐蚀性。盐喷试验表明含有Ppy涂层的镁合金在盐喷室内放置1000h后只有微量腐蚀和少量起泡，显示出非常好的耐蚀性。
　　5金属涂层及其他特殊涂层。镁合金可以采用金属涂层来保护，喷涂方法包括电镀、离子镀或化学镀等。由于镁合金易燃烧，一般不采用热浸镀和热喷镀。镁合金的金属镀层一般采用电镀方法，主要涂层有Cu、Ni-Cr-Cu涂层。化学镀膜层常为Ni-P涂层。