镁合金表面处理新技术及发展方向.doc

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1、镁合金表面处理新技术及发展方向——文献综述沈远香，黄晓霞（中国兵器工业第五九研究所，重庆)中图分类号：TG146．2；TG178文献标识码：A文章编号：1006—0707(2010}05—0060—03摘要：针对镁合金耐蚀差成为阻碍其推广应用的问题，提出了镁合金等离子微弧氧化、激光表面处理、表面渗层处理、表面协合涂层等表面处理新技术，并对镁合金的发展方向作了分析。关键词：镁合金；表面处理；新技术；发展方向镁合金是比模量最高和比强度仅次之钛合金处于第二位的金属结构材料，在航空航天、武器装备、汽车、电子等领域有着广阔的应用前景，但镁合金的耐蚀差，阻碍了镁合金产品在应用中发挥

2、其优势，限制其应用范围。随着军工领域、交通领域等的发展，人们对材料的要求越来越高，一些传统的镁合金表面处理技术已经不能满足军事和工业生产的特殊要求，这就促进了各种新的表面处理方法的出现。本文主要讲镁合金表面处理的新技术。目前，镁合金表面处理技术主要是借鉴铝合金和钢，重点发展的方向有等离子微弧氧化、激光表面处理、表面渗层处理、表面协合涂层等表面处理新技术。1、等离子微弧氧化技术微弧氧化技术是近年来在铝合金阳极氧化处理技术基础上发展起来的一项新型表面处理技术。一般认为微弧氧化过程分为4个阶段：一是表面生成氧化膜；二是氧化膜被击穿，并发生等离子微弧放电现象；三是氧化进一步向深

3、层次渗透；四是氧化、熔融、熔固平稳阶段。在微弧氧化过程中，当电压增大到某一值时，镁合金表面微孔中产生火花放电，使表面温度达2000oC以上，利用这种微弧区瞬间高温的烧结作用直接在镁、铝、钛等金属表面原位生成陶瓷膜，这种膜的显微硬度可高达2500～3000HV。技术缺陷；镁合金微弧氧化过程中连续而强烈的辉光放电阶段众多气泡来不及溢出、烧结态的膜层独特的结构以及热应力的存在，使氧化膜中含有大量的微孔、裂纹等缺陷。而这些微孔和裂纹的存在，一方面增加了材料暴露在空气或电解质中的有效面积，另一方面加速了孔隙和裂纹的延伸，这都直接影响到涂层的耐蚀性能。2、激光表面处理激光表面处理技

4、术通过高能激光在材料表面作用，形成一定厚度的处理层，改变处理层内的化学成分、相结构及力学性能、物理性能，以提高材料表面的耐磨、耐蚀、耐疲劳等性能。镁合金的激光表面处理方法主要有激光表面重熔、激光表面合金化、激光熔覆。利用激光束对镁合金表面的辐射处理，使表面在高能光束作用下熔化后再凝固。处理过的合金显微硬度在由表向里的前30m硬度是比较低的，随着深度的增加，硬度上升，耐蚀性也有所提高。2．1镁合金激光表面重熔镁合金激光表面重熔用较高能量密度的激光束照射金属表面，使一定厚度的表层瞬间熔化，然后依靠处于低温的基体自身的冷却，将熔池急冷从而达到表面强化。2．2镁合金激光表面合金

5、化镁合金激光表面合金化是利用高能激光束将镁合金表面快速加热，从而将预置在其上的合金粉末及表层的基底材料熔化为液态，膜层或表面在熔池中液态混合后发生快速凝固，从而在表面形成一层具有期望性能的合金薄层，以提高基体性能。2．3镁合金激光熔覆激光熔覆是把具有不同成分、性能的合金粉末涂敷到基体表面，在激光光束辐照下使之和基体表面同时熔化，快速凝固后形成稀释度极低、与基体材料形成冶金结合、具有与基体不同的成分和性能的合金表面涂层的工艺方法。3、镁合金表面渗层处理3．1渗氮镁合金可以通过离子渗氮提高其表面抗腐蚀能力，此法是通过把氮气解离，在真空下用高电压加速装置，把氮离子植入镁合金的

6、表层，氮离子的渗入形成了一层保护膜，有效地抑制了镁合金的腐蚀。镁合金表面离子渗氮只进行了初步的探索，还需进一步深入研究。3．2渗铝IShigematsu和MNakamura等人对镁合金表面进行了渗铝研究，采用固体粉末渗铝，将镁件埋人铝粉中，通入纯度大于99．995％的氩气，在450℃下加热1h，然后在炉内冷至100oC以下，可得750m的Al—Mg中间过渡层，铝在镁表面氧化为A10，经渗铝的镁合金表面的硬度有所提高，在渗铝层的硬度为HV140—160，比其基体的硬度HV60有很大的提高。4、镁合金表面协合涂层技术金属表面协合涂层技术是基于军事目的研究发展起来的一种新型表

7、面复合改性涂层技术。其原理是在铝、镁、钛、钢或铜件表面的多孔硬质基底层中通过物理或化学(电化学)方法引人所需的功能物质，再通过精密处理对其进行改性，最终得到一种精密整体涂层，其综合性能远远超过一般意义上的复合涂层。5、热喷涂技术热喷涂技术也是在镁合金表面制备金属涂层的一种重要的表面工程技术，热喷涂是通过火焰、电弧或等离子体等热源，将线状或粉状的材料加热至熔化或半熔化状态，随后将其形成高速熔滴，喷射于镁合金基体，冷却后在其表面形成金属涂层，可以对材料表面进行强化，提高其耐磨和耐腐蚀等性能。常用的镁合金表面热喷涂处理方法：1)热喷铝。Liu—