镁合金材料表面处理技术研究新动态_郭兴伍2017

第46卷第3期表面技术

2017年3月SURFACE TECHNOLOGY·53·镁合金材料表面处理技术研究新动态

郭兴伍，郭嘉成，章志铖，徐文彬，聂乐文，弓磊超，彭立明，丁文江（上海交通大学 轻合金精密成型国家工程研究中心，上海 200240）

摘要：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。

关键词：镁合金；超疏水；微弧氧化；激光表面改性；溶胶-凝胶涂层；腐蚀防护

中图分类号：TG174.4 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2017)03-0053-13

DOI：10.16490/https://www.sodocs.net/doc/7514129425.html,ki.issn.1001-3660.2017.03.008

New Development Trend of Surface Treatment Technology

for Magnesium Alloys

GUO Xing-wu, GUO Jia-cheng, ZHANG Zhi-cheng, XU Wen-bin, NIE Le-wen,

GONG Lei-chao, PENG Li-ming, DING Wen-jiang

(National Engineering Research Centre of Light Alloy Net Forming (NERC-LAF),

Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China)

ABSTRACT: The research trends of magnesium alloy were briefly reviewed in terms of micro-arc oxidation, su-per-hydrophobic film, laser surface modification and sol-gel coating. The growth rate was faster, the film was denser, the hard-ness was higher, and the wear resistance and corrosion resistance of the magnesium alloy were better provided with micro-arc oxidation in bipolar and mixed (single and bipolar) current modes. The dense corrosion resistant film resisting to neutral salt spray test for over 200 hours could be obtained after micro-arc oxidation for a short time (~3 min) by adding suitable additives in the strong alkali solution mainly composed of high concentration caustic alkali. The micro-nano multi-level structure, rough-ened surface, could be formed on the surface of magnesium alloy by adopting hydrothermal method, electrochemical etching, micro-arc oxidation and electrodeposition. Then the surface was modified by low surface energy substances to obtain su-

收稿日期：2016-11-27；修订日期：2016-12-12

Received：2016-11-27；Revised：2016-12-12

基金项目：国家自然科学基金项目（51371116）；航天先进技术联合研究中心技术创新项目（USCAST2013-23）；江苏省科技成果转化项目（BA2016039）

Fund：Supported by the National Natural Science Foundation of China (51371116); the Joint Research Center of SJTU-SAST for Advanced Aerospace Technology Foundation (USCAST2013-23); Jiangsu Province Scientific and Technological Achievements Transformation Project (BA2016039)

作者简介：郭兴伍（1966—），男，博士，副教授，主要从事表面科学与薄膜技术研究。

·54·表面技术 2017年3月

per-hydrophobic film layer and improve corrosion resistance of the magnesium alloy. The laser surface modification of magne-sium alloy could improve the surface composition, refine the grain size, generate uniform phase distribution and improve solid solubility limit of the surface, thereby improving corrosion resistance, friction and wear resistance and fatigue strength of the magnesium alloy. Sol-Gel organic/inorganic hybrid coatings showed good adhesion to magnesium alloy substrate. They could not only improve the corrosion resistance of magnesium alloys, but also entrust oxidation resistance, wear resistance, water proofness and other properties to magnesium alloys.

KEY WORDS: magnesium alloys; superhydrophobic coatings; micro-arc oxidation; laser surface modification; sol-gel coat-ings; corrosion prevention

尽管镁合金正被广泛用于汽车、航空、电子以及消费品工业中的各种结构件，但是，由于镁的标准电极电位E0= 2.37 V，极易氧化和发生电化学腐蚀，镁的这种化学活泼性阻碍了许多潜在用户在设计中考虑应用镁合金。因此，如何解决镁合金的腐蚀问题就成了一个决定镁合金应用前景的关键问题。根据长期研究和实践的结果，国内外解决镁合金腐蚀问题的研究和开发工作主要集中在以下三个方面：通过合金化和采用高纯合金提高镁合金的耐腐蚀性能；采用表面处理或某种涂层工艺技术在镁合金上施加保护性涂层；设计合理的连接结构和装配方式减小或避免电化学腐蚀。

迄今为止，通过合金化和采用高纯合金提高镁合金的耐腐蚀性能的研究已相当广泛和深入。Al、Mn、Na、Si、Sn和Pb六种合金元素加上Th、Zr、Be、Ce、Pr和Y，当它们的合金含量超过其固溶度或达到最大值5%时，其对纯镁的耐盐水腐蚀性能的有害影响很小。Cd、Zn、Ca和Ag四种元素对镁腐蚀速率的加速影响属中、低水平。然而，Fe、Ni、Cu和Co四种元素具有极大的有害影响，它们的固溶度极低，而且能作为阴极位置，靠牺牲镁元素还原水。此外，Zr是强的晶粒细化元素，Zn可提高镁铝合金中杂质元素的允许含量到1%～3%等。但是，通过合金化和采用高纯合金来提高镁合金的耐蚀性能的作用对电化学腐蚀的效果有限，因为镁相对于几乎所有其他合金化的金属元素都是阳极。对镁合金与其他金属以及镁合金与非金属之间的连接和装配进行适当设计，以减小镁合金发生电偶腐蚀的可能性，这对镁合金的实际应用致关重要。然而，由于连接和装配工艺的复杂性，增加了生产成本，极大地影响了镁合金的推广应用[1—12]。

采用表面处理或某种涂层工艺技术，在镁合金上施加保护性涂层是解决镁合金腐蚀问题非常重要的有效方法。目前，国内外针对镁合金材料的腐蚀防护问题所开展的表面处理方法研究多种多样，例如，PVD、CVD、离子注入、激光表面改性、热喷涂、电镀、化学镀、水热法、化学转化涂层（铬酸盐和非铬酸盐）、阳极氧化、微弧氧化（MAO或者PEO）、电泳有机膜层法等。根据镁合金材料表面处理技术近些年的研究新动态，本文对镁合金材料表面微弧氧化、镁合金材料表面超疏水膜层、镁合金材料激光表面改性及镁合金材料溶胶-凝胶涂层四个方面的研究动态进行了简要综述。

1 镁合金材料表面微弧氧化

微弧氧化技术是在普通阳极氧化的基础上，通过电弧放电增强并激活在阳极上发生的氧化反应，从而在金属材料表面形成优质陶瓷膜层的方法，是铝、镁、钛等轻金属表面强化处理的重要工艺方法。微弧氧化（micro arc oxidation，MAO）又被称为火花阳极氧化（spark anodizing）和等离子体电解氧化（Plasma electrolytic oxidation，PEO）。该工艺过程容易控制，操作简单，处理效率高，对环境无污染，所形成的陶瓷膜层具有优异的耐磨和耐蚀性能，以及较高的显微硬度和绝缘电阻。20世纪30年代初，Gueinterschulz 等人[13]第一次报道了强电场下浸在液体里的金属表面会发生火花放电现象，而且火花对氧化膜具有破坏作用。后来发现，利用该现象也可制成氧化膜涂层，并应用于镁合金防腐[14]。从20世纪70年代开始，美国、德国和前苏联相继开展了这方面的研究。Vigh 等人[15]阐述了产生火花放电的原因，提出了“电子雪崩”模型，并利用该模型对放电过程中的析氧反应进行了解释。Van等人[16]随后进一步研究了火花放电的整个过程，指出“电子雪崩”总是在氧化膜层最薄弱、最容易被击穿的区域首先进行，而放电时的巨大热应力则是产生“电子雪崩”的主要动力。与此同时，Nikoiaev等人[17]提出了微桥放电模型。20世纪80年代，Albella等人[18]提出了放电的高能电子来源于进入氧化膜中的电解质的观点。Krysmann等人[19]获得了膜层结构与对应电压间的关系，并提出了火花沉积模型。迄今为止，国内外对铝、镁、钛等合金的微弧氧化技术已进行了广泛深入的研究，研究内容主要包括：①微弧氧化机理；②电解质溶液的组成；③添加剂的作用；④电参数的作用；⑤基体材料成分的影响；

⑥氧化时间；⑦电解质的浓度、温度和pH值的影响等方面。根据公开的相关文献报道，国外对铝、镁、钛

第46卷第3期郭兴伍等：镁合金材料表面处理技术研究新动态·55·

等合金微弧氧化的研究和应用最具有代表性的公司主要有ALGT、Microplasmic Corporation以及Keronite等，其中，以Keronite公司的研究成果和工业应用推广最具代表性，值得从事微弧氧化技术工作的人关注。如上所述，影响镁合金微弧氧化膜层质量和性能的因素很多，相关文献报道的研究内容广泛，研究结果丰富。观察分析镁合金表面微弧氧化技术近些年的研究动态，主要就影响镁合金材料表面微弧膜层性能的两个重要因素，即电流波形和添加剂的研究动态进行简要综述。

1.1 电流波形对镁合金微弧氧化膜层的影响

A. L. Yerokhin等人[20]采用旋转弯曲疲劳试验机（a rotating bending fatigue tester）对Keronite公司的镁合金微弧氧化工艺所制备的微弧氧化膜层的疲劳性能进行了研究，其中镁合金基体材料的成分（质量分数计）为：2%Al，1%Zn，0.2%Mn，其余为Mg。微弧氧化实验采用交流（50 Hz）和双极性电流模式（bipolar current mode，103 Hz），并在低浓度的碱性溶液中进行。研究结果表明，所制备的膜层的疲劳极限的降低值小于基体疲劳极限的10%，远低于传统阳极氧化膜层的降低值，而且作者认为，疲劳极限降低的原因可能是金属亚表面层（the metal subsurface layer）的扭转所引起，而不是由于氧化膜层中的结构缺陷所引起。当平均电流密度相同时（如2~10 A/dm2），频率为103 Hz的双极性电流模式处理4 min的膜层厚度与频率为50 Hz的交流模式处理7 min的膜层厚度相同。这说明高频脉冲电流能使微弧放电的时间更短、能量更高，保证在涂层形成过程中氧化和熔化/再结晶之间有更好的平衡。高频双极性电流可以提高氧化膜层的生长速度，减小孔隙率和不同相成分的表面粗糙度，这与文献[21]的观点一致。

R. Arrabal等人[22]采用发射光谱、高速摄影和涂层表征等手段，对镁合金进行交流微弧氧化（AC PEO treat-ment）。图1为AZ61镁合金在650 mA/cm2，293 K，60、300、900 s时微弧氧化期间的电流与时间的关系曲线图。

图1 AZ61镁合金在650 mA/cm2，293 K，60、300、900 s 时微弧氧化期间的电流与时间的关系

Fig.1 The relationship between the current and time (60 s, 300 s and 900 s) of micro-arc oxidation at current density 650

mA/cm2 and temperature 293 K

试验所用的方波电流密度为650 mA/cm2，处理时间为15 min，频率为50 Hz，负电流密度与正电流密度之比为J n/J p=1.2，所用的电解质溶液为25 mL/L Na2SiO3+15 g/L Na4P2O7 10H2O（pH=12.5）。研究结果表明，每个阳极脉冲一旦达到某一临界电压时间2～4 ms后，火花放电的产生和数目逐渐增加。表1为镁合金在电流密度为650 mA/cm2，温度为293 K，时间为120、600、900 s时的微弧氧化期间，产生火花放电的电压门槛值和在时间为0.185 ms期间的火花放电平均数目。

表1电压门槛值和平均放电数目

Tab.1 The voltage threshold and average number

of discharges

镁合金

电压门槛值/V

0.185 ms期间每平方

厘米的平均放电数目

120 s600 s900 s120 s600 s900 s Mg368231215233339

AZ31411216191203624

AZ61406200177142010

AZ91D414202182402417

ZC71A265216197631813

ZC71F31723120216138

ZC71

T4

295217192522515 ZE41338259243183515

WE43278245234444933

研究结果表明：在阴极半周期区间未观察到火花放电；火花放电的寿命在0.05～4 ms之间；电压随时间的变化与平均硬度为270～450 HV0.05的中间层的产生有关；涂层的生长速率为4.0～7.5 μm/min且与基体成分有关，其中，生长速率最慢的是纯镁（3.8 μm/min），生长速率最快的是WE43合金（7.4 μm/min）；含铝合金的生长速率随铝含量的增加而增加（AZ31、AZ61和AZ91D，分别为4.7、5.1、6.0 μm/min）。不论所试验的基体材料是什么，其涂层成分主要由MgO和Mg2SiO4组成，同时含有少量基体合金元素的成分。经过微弧氧化处理后，采用动电位极化法确定的镁合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀速率降低2～4个数量级。A. V. Timoshenko等人[23]研究了在含有 2 g/L NaOH和4 g/L Na5P3O10的溶液中对镁合金MA2-1（Al 4.2%，Zn 1.2%，Mn 0.5%）进行微弧氧化的工艺。在交流电的正负半周期内叠加脉冲电流可以显著增加涂层的沉积效率，这可以增加工件表面的微火花放电数目，且强化等离子体化学合成过程。脉冲之前的间隔持续时间和脉冲本身的持续时间的最佳组合为：正脉冲4 ms和6 ms，负脉冲2 ms和6 ms。电流密度范围为5～12 A/dm2时，电流密度为10 A/dm2的涂层性能最佳。

Fanya Jin等人[24]采用两种不同的电流波形：直

·56· 表 面 技 术 2017年3月

流（dc ）和高频双极性脉冲（high-frequency bipolar pulsing ，BP ）对AZ91D 镁合金进行微弧氧化处理。电解质溶液为5 g/L 硅酸钠+2 g/L 氢氧化钠，溶液温度为20 ℃，两种波形的平均电流密度均为3 A/dm 2，方波双极性脉冲波形的频率为800 Hz ，正脉冲导通时间为250 μs ，负脉冲导通时间为500 μs ，氧化处理时间为20 min 。研究结果表明，处理时间相同时，双极性脉冲处理方式的膜层生长速率较快，膜层更致密，硬度高，耐磨性能更好。Shuyan Wang 等人[25]在电解质溶液（15 g/L Na 2SiO 3，9 g/L NaAlO 2，2 g/L Na 2B 4O 7，3 g/L NaOH ，5 mL/L C 3H 8O 3和7 g/L C 6H 5Na 3O 7）中采用单极性（unipolar mode ）和双极性（bipolar mode ）模式对AZ91D 镁合金进行了微弧氧化研究，工艺参数如表2所示，其中，正脉冲占空比和负脉冲占空比分别为38%和30%。

表2 微弧氧化参数

Tab.2 The parameters of micro-arc oxidation 模式阳极电流密度/(A ?dm ?2) 阴极电流密度/ (A ?dm ?2) 频率/ Hz 处理时间/min

双极性15 18 52015 单极性

15

15

研究结果表明，单极性模式的膜层厚度小于双

极性模式；两种模式的涂层均主要由MgO 、Mg 2SiO 4 和MgAl 2O 4组成；引入负脉冲有助于获得均匀致密的氧化膜层，从而获得更好的耐腐蚀性能。 R. O. Hussein 等人[26—27]研究了电流模式和脉冲时间对AM60B 和AJ62镁合金微弧氧化膜层显微结构和耐蚀性能的影响。AM60B 镁合金的微弧氧化工艺参数如表3所示。电解质溶液组成为7 g/L K 4P 2O 7+ 3 g/L Na 2Al 2O 4+1 g/L KOH ，温度为25 ℃。

表3 AM60B 镁合金的微弧氧化工艺参数

Tab.3 The micro-arc oxidation parameters of AM60B magnesium alloy

样品 电流模式 时间/min I +/A I -/A T +on /μs T +off /μs T -on /μs T -off /μs C R U1 单极 30 0.7 400 100 B 双极 30 0.7 0.63 400 100 400 100 0.74 H1 混合 单极 15 0.7 400 100 双极 15 0.7 0.63 400 100 400 100 0.74 H2 混合 双极 15 0.7 400 100 400 100 0.74 单极 15 0.7 0.63 400 100 U2

单极

30

0.7

400

600

C R 为正负脉冲的电量比：

on

on off

on

0R +d d T T T T

I t q

C q I t

+-

-

==

??+ (1)

对比单极性、双极性和混合（单极和双极的组合）电流模式的影响，结果表明，采用混合电流制备的涂层更致密，缺陷更少。单极性和双极性电流模式的施加顺序对涂层形貌和耐腐蚀性能具有重要影响。采用更长的脉冲截止时间（off-time ）所制备的膜层孔隙更多，因此，耐腐蚀性能较低。

1.2 添加剂对镁合金微弧氧化膜层的影响

Huan Chen 等人[28]研究了不同添加剂对AZ31镁合金在硅酸钠溶液中微弧氧化后腐蚀性能的影响，电解质溶液的成分如表4所示。所采用的单向脉冲的电流密度为0.04 A/cm 2，频率为600 Hz ，占空比为50%，处理时间为15 min 。研究结果表明，在硅酸钠和氢氧化钠溶液中的氧化膜层主要由MgO 、Mg 2SiO 4组成且膜层致密。溶液中添加氟化钠后，膜层中可形成MgF 2，膜层厚度和耐腐蚀性能均增加。然而，溶液中添加磷酸钠后，尽管膜层厚度增加，但是由于膜层多孔疏松，耐腐蚀性能反而下降。

表4 AZ31镁合金微弧氧化电解质溶液及工艺参数 Tab.4 The micro-arc oxidation electrolyte solution and processing parameters and of AZ31 magnesium alloy 样品

溶液成分

终止电压/V

Si-膜层10 g/L Na 2SiO 3+1 g/L NaOH

412 F-膜层10 g/L Na 2SiO 3+1 g/L NaOH+6 g/L NaF 447 P-膜层10 g/L Na 2SiO 3+1 g/L NaOH+8 g/L Na 3PO 4

458

D. Sreekanth [29—30]等人研究了NaAlO 2、Na 3PO 4、CH 4N 2O 、K 2TiF 6和Na 2B 4O 7作为添加剂，对AZ31和ZM21镁合金在硅酸钠+氢氧化钾溶液中微弧氧化时微弧氧化膜层的孔隙形貌和耐腐蚀性能的影响规律。电解质溶液的成分如表5和表6所示。所采用的

表5 AZ31镁合金微弧氧化电解质溶液及工艺参数 Tab.5 The micro-arc oxidation electrolyte solution and processing parameters and of AZ31 magnesium alloy 样品溶液成分 Si-膜层10 g/L Na 2SiO 3?9H 2O+4 g/L KOH

a-膜层10 g/L Na 2SiO 3?9H 2O+4 g/L KOH+2 g/L NaAlO 2b-膜层10 g/L Na 2SiO 3?9H 2O+4 g/L KOH +2 g/L Na 2B 4O 7?

10H 2O k-膜层10 g/L Na 2SiO 3?9H 2O+4 g/L KOH +2 g/L K 2TiF 6p-膜层

10 g/L Na 2SiO 3?9H 2O+4 g/L KOH+2 g/L Na 3PO 4?

12H 2O

u-膜层10 g/L Na 2SiO 3?9H 2O+4 g/L KOH+2 g/L CH 4N 2O

第46卷 第3期 郭兴伍等：镁合金材料表面处理技术研究新动态 ·57·

表6 ZM21镁合金微弧氧化电解质溶液及工艺参数 Tab.6 The micro-arc oxidation electrolyte solution and processing parameters and of ZM21 magnesium alloy 样品

溶液成分

S1 10 g/L Na 2SiO 3?9H 2O+4 g/L KOH S2 10 g/L Na 2SiO 3?9H 2O+4 g/L KOH +2 g/L K 2TiF 6 S3 10 g/L Na 2SiO 3?9H 2O+4 g/L KOH +2 g/L Na 2B 4O 7?10H 2O

单向脉冲的电流密度为60 mA/cm 2，频率为50 Hz ，占空比为50%，处理时间为10 min 。

研究结果表明，在硅酸钠和氢氧化钾溶液中添加K 2TiF 6和Na 2B 4O 7可改善ZM21镁合金微弧氧化膜层的表面形貌和耐腐蚀性能，加入Na 2B 4O 7·10H 2O 可以增加膜层厚度，减小孔隙率，并在多孔层下面形成致密的阻挡层，从而提高膜层的耐腐蚀性能。膜层的耐腐蚀性能顺序为S1

F. H. Cao 等人[31]研究了AZ91D 镁合金在基础溶液为“50 g/L NaOH+10 g/L Na 2B 4O 7+20 g/L H 3BO 3+ 10 g/L C 6H 5Na 3O 7+2 g/L 有机添加剂”的基础上，分别添加10 g/L Na 2SiO 3、10 g/L NaAlO 2，和同时添加10 g/L Na 2SiO 3＋10 g/L NaAlO 2添加剂，进行微弧氧化处理后的膜层耐腐蚀性能。所用的工艺参数为：50 Hz ，120 V 交流电压下处理3 min 。盐雾试验结果表明，当在基础溶液中同时添加10 g/L Na 2SiO 3＋10 g/L NaAlO 2添加剂后，所获得的微弧氧化膜层具有最好的耐腐蚀性能。图2为在基础溶液中添加10 g/L Na 2SiO 3＋10 g/L NaAlO 2时，AZ91D 镁合金微弧氧化膜层在标准盐雾试验200、400、600 h 后的表面腐蚀斑点数目。由图2可见，经过600 h 试验后，腐蚀斑点仍基本为分离的小斑点，斑点尺寸未出现明显增大，表明该工艺所制备的膜层具有较好的耐腐蚀性能。

图2 在基础溶液中添加10 g/L Na 2SiO 3+10 g/L NaAlO 2时AZ91D 镁合金微弧氧化膜层在标准盐雾

试验200、400、600 h 后的表面腐蚀斑点数目

Fig.2 The number of corrosion spots on the AZ91D substrate treated by MAO method in the solution containing 10 g/L

Na 2SiO 3+10 g/L NaAlO 2 after (a) 200 h, (b) 400 h, and (c) 600 h standard central salt spraying test

2 镁合金表面超疏水膜层的研究

超疏水表面在自清洁、防雾、防冻、低黏性、减小阻力等领域得到了广泛的应用，其特有的疏水性能可减少水等腐蚀性介质对金属材料表面的腐蚀，因此，将超疏水表面技术应用于金属腐蚀防护领域具有广阔的发展前景。制备超疏水表面的关键是形成具有微纳米多级结构的粗糙表面，然后采用低表面能物质（硅烷偶联剂、含氟树脂等）对微纳米多级结构的粗糙表面进行修饰。目前，构建具有微纳米多级结构的粗糙表面的主要方法有水热法、模板法、刻蚀法、相分离法、沉积法、静电纺丝法和溶胶-凝胶法等方法。 用于表面修饰的低表面能物质主要为含氟聚合物和含疏水基团的硅烷单体两大类[32—36]。根据超疏水膜层在镁合金材料上的研究和发展动态，下面简要介绍超疏水表面技术在镁合金腐蚀防护研究方面的一些最新进展。

Jun Wang 等人[37—38]采用水热法对镁合金在0.1 mol/L 的尿素水溶液中150 ℃下处理12 h ，或者Mg(NO 3)2·6H 2O 、 Al(NO 3)3·9H 2O(Mg 2+/Al 3+=3:1)、Na 2CO 3、NH 3的混合溶液中398 K 下处理12 h ，从而获得具有多级结构的水菱镁石（Mg 5(CO 3)4(OH)2·4H 2O 或者Mg 6Al 2CO 3(OH)16·4(H 2O)/ Mg 5(CO 3)4(OH)2·4H 2O ）化学转化膜层，然后再在其表面浸涂氟硅烷（(CF 3(CF 2)7 CH 2CH 2Si(OCH 3)3), FAS ）或者硅烷偶联剂（(C 2H 5O)3 Si(CH 2)3—S 4—(CH 2)3Si(OC 2H 5)3））薄膜，从而获得静态最大接触角为151?的超疏水膜层，提高了镁合金的耐腐蚀性能。Xue-jun Cui 等人[39]对AZ31镁合金先在15 g/L Na 2SiO 3+3.2 g/L NaF +20 g/L KOH +3mL/L C 3H 8O 3溶液中进行微弧氧化处理，工艺参数为：600 Hz ，260 V ，占空比为30%的交流电处理5 min 。随后再在其表面浸涂硬脂酸（(CH 3(CH 2)16COOH)）薄膜可获得最大疏水角为151.5?的超疏水表面膜层，从而提高微弧氧化膜层对镁合金的腐蚀防护效果。图3为微弧氧化膜层在硬脂酸溶液中浸涂时间为0、1、3、5 h 的疏水角。

·58· 表 面 技 术 2017年3月

图3 微弧氧化膜层在硬脂酸溶液中浸涂时间为0、1、3、5 h 的疏水角

Fig.3 The contact angle of the MAO coating immerging different time of (a) 0 h, (b) 1 h, (c) 3 h, (d) 5 h in the solution of stearic acid

Wenji Xu 等人[40]采用移动小面积阴极的电化学加工方法（图4），在AZ61镁合金基材上制备了接触角为165.2?、倾斜角为2?的超疏水表面，如图5所示。研究结果表明，当单位面积的去除速率恒定在约11.10 mg/cm 2时，超疏水性能不再随去除速率发生大的变化，因此，可在较大面积的镁合金材料表面快速

图4 移动小面积阴极电化学加工镁合金

制备超疏水表面的装置

Fig.4 The equipment used to prepare superhydrophobic sur-face on magnesium alloys by electrochemical method of

moving cathode with small area

图5 采用氟硅烷(FAS)处理45 min ，80℃

加热15 min 后获得的超疏水表面

Fig.5 The superhydrophobic surface treated by FAS for

45 min and heated 15 min at 80℃ 制备超疏水表面，提高镁合金在酸、碱和盐等腐蚀介质中的耐腐蚀性能。

Zhongwei Wang 等人[41]采用电沉积制备粗糙表面铜镀层，然后再用月桂酸（lauric acid ）改性的方法在AZ91D 镁合金表面制备了滑动倾角为2?、接触角为154?的超疏水表面，从而提高了镁合金的耐腐蚀性能和自清洁能力。图6为其技术路线图，图7为电沉积的粗糙表面铜镀层用月桂酸改性前和改性后的接触角。

Zuxin She 等人[42]采用先进行化学镀Ni-P ，然后再进行电镀镍的工艺，在AZ91D 镁合金上制备了具有类似松球形的超疏水多级结构表面，其接触角为(163.3±0.7)?，滑动角为(1.2±0.9)?，如图8所示。所获得的超疏水表面不仅机械和化学性能稳定，而且可保持较长时间的抗腐蚀和自清洁效果。所采用的化学镀液成分为10 g/L Ni 2(OH)2?CO 3+5 g/L C 6H 8O 7?H 2O+0.001 g/L (H 4N)2S+20 g/L NaH 2PO 2?H 2O+30 mL/L NH 3?H 2O ，溶液的pH 值为6.2~6.4，化学镀时间为60 min ，温度为75 ℃。表7为电镀镍镀层的工艺参数。

朱亚利等人[43]通过盐酸刻蚀、氨水浸泡和硬脂酸疏水长链接枝，成功构建接触角达154°、滚动角为6°的超疏水镁合金表面。结果表明：盐酸刻蚀和氨水浸泡使镁合金表面产生了微-纳米复合结构，而硬脂酸修饰使疏水烃基长链通过化学键接枝到具有微-纳米复合结构的镁合金表面。正是由于其特殊的表面微结构和化学组成，使得超疏水镁合金表现出良好的防粘附和耐腐蚀性能。尹晓明[44]通过对AZ91D 试样进行化学镀预处理和随后的电沉积，在电沉积电流密度为15 mA/cm 2、时间为3 min 、NiCl 2?6H 2O 浓度为1.0 mol/L

第46卷 第3期 郭兴伍等：镁合金材料表面处理技术研究新动态 ·59·

图6 技术路线

Fig.6 The technical route

图7 用月桂酸改性前后的接触角

Fig.7 The contact angle of rough copper coating prepared by electrodeposition and before and after modification by lauric

acid

图8 超疏水表面的接触角和滑动角

Fig.8 The (a) contact angle, (b) slide angle of superhydro-phobic surface 表7 电镀镍镀层的工艺参数

Tab.7 The process parameters of electroplated nickel plating 镀液成分 浓度/(mol ?L -1)

条件

NiCl 2?6H 2O 1.0 电流密度为1.5 A/dm ，温度为60℃，时间为660 s ，pH=3.6

H 3BO 3 0.5 EDA ?2HCl

1.5

的条件下，制备出具有超疏水性能的AZ91D 镁合金表面。其中，化学镀镍溶液为：15 g/L NiSO 4?6H 2O+20 g/L C 6H 8O 7?H 2O+25 g/L NaH 2PO 2?H 2O+40 mL/L NH 3?H 2O+ 18 mL/L HF(40%V/V)+10 g/L NH 4HF 2+0.5 mg/L

CN 2H 4S ，溶液pH 为5.5～6.5。镀液温度为85℃，时间为60 min 。电镀液为：1.0 mol/L NiCl 2?6H 2O+0.5 mol/L H 3BO 3。温度保持为55℃，溶液pH 为4.5～5.0，电流密度为15 mA/cm 2。超疏水表面的接触角可达到(160.8±1)°，滚动角仅为(1.8±1)°，表面具有明显的菜花状微纳米多级结构。研究结果表明，AZ91D 的耐腐蚀性明显提高。李伟[45]利用一步电沉积法在AZ91D 镁合金上快速制备得到了具有微纳米分级粗糙结构的超疏水表面，通过表面组成测试和形貌观察，分析了镁合金表面超疏水性的形成原因和电沉积过程。在一步电沉积过程中，表面在构造微纳米粗糙结构的同时又结合了低表面能物质，简化了普通制备方法的复杂多步过程，而且缩短了制备时间，获得超疏水表面最短仅需1 min 。最佳的电沉积工艺参数为：0.05 mol/L 硝酸铈+0.1 mol/L 醇溶液，电沉积电压30 V ，电沉积时间10 min 。所制备的超疏水表面为凸胞状结构，其接触角为158.4°，滚动角为2°。3.5%NaCl 溶液中的极化和阻抗测试表明，超疏水表面明显提高了镁合金耐腐蚀性能。此外，超疏水表面具有优良的自清洁功能和化学稳定性。

3 镁合金材料激光表面改性

通过一系列的激光与材料之间的相互作用可以获得所期望的显微组织并改善材料表面成分，从而提高基体材料的显微硬度、耐磨性、耐腐蚀性能以及润湿性能等，因此，激光表面改性方法正在引起人们越来越广泛的关注。

在镁合金材料激光表面改性方面，A. K. Mondal 等人[46]采用具有光纤传输系统的Nd:YAG 激光器，在氩气气氛中对ACM720镁合金进行激光表面处理研究。研究结果表明，这种处理可以提高ACM720镁合金的耐腐蚀性能和磨损性能。极化曲线和电化学阻抗光谱测量证实，该合金经过激光表面处理后，其极化电阻值是未处理合金的2倍。耐腐蚀性能提高的原因是晶界上不存在Al 2Ca 二次相、微观组织细化及固溶度提高，尤其是快速凝固使Al 在α-Mg 基材中的固溶度提高。激光处理也使表面硬度提高2倍，并由于晶粒细化和固溶强化而显著降低磨损速率。Sameer

R. Paital 等人[47]

采用连续波二极管抽运镱激光源（a continuous wave diode-pumped ytterbium laser source ）产生的高强度激光束，在AZ31B 镁合金基体上直接熔融铝粉合成了富含Mg 17Al 12金属间化合物的耐蚀耐磨铝涂层。研究结果表明，通过控制激光直接熔融AZ31B 镁合金基体上的铝粉时β相（Mg 17Al 12）的演变过程，就可以控制激光工艺参数，从而在熔覆涂层中合成高体积分数的β相（Mg 17Al 12）。

C. C. Ng 等人[48]研究了选择性激光熔融（selective

·60·表面技术 2017年3月

laser-melted，SLM）纯镁时，激光工艺参数对显微组织和力学性能的影响。研究结果表明，激光熔融样品的显微组织结构特征与纯镁的晶粒尺寸有关，当激光能量密度增加时，熔融区域的晶粒变粗大。此外，熔融区域的平均硬度值随着激光能量密度的增加显著降低，而且在相对高的激光能量密度下，硬度值的降低速率变缓慢。激光熔融处理后，硬度值从0.59 GPa变为0.95 GPa，对应的弹性模量从27 GPa变为33 GPa。由于选择性激光熔融镁合金零件的力学性能比其他金属生物材料与人体骨骼更匹配，因此，有望在生物医学上获得应用。Yaqiong Ge等人[49]先用高效率超音速等离子喷涂设备，在AZ31B镁合金上喷涂含有1%（质量分数）Si3N4纳米粉的Al-Si涂层，然后用连续波长的CO2激光进行重熔处理。结果表明，激光重熔涂层与基体具有良好的冶金结合，呈树枝状晶体结构。重熔涂层中的纳米Si3N4颗粒完全分解，重熔涂层主要由Al、AlN、Al9Si、Al3.21Si0.47和Mg2Si组成，硬度由50HV0.05增加到200～514 HV0.05。B. J. Zheng等人[50]通过激光熔覆AZ91D镁合金表面的（Al+SiC）粉，成功获得了一层表面复合层，该复合层呈细小的树枝状和等轴状混合结构。X射线衍射分析表明，其组成相为Mg17Al12、SiC、Al和Mg。涂层中SiC的最佳质量分数为30%，此时的体积磨损最小，硬度由基体材料的70HV增加到160HV。Y. H. Liu等人[51]在AZ91D镁合金基体上激光熔覆（Al+Al2O3）粉，也成功制备出了复合涂层。研究表明，获得无缺陷界面和组织均匀的复合层的合适激光工艺参数为：功率密度(0.8~1.0)×109 W/m2，扫描速率1.0~1.5 mm/s。熔覆层由Al2O3、Mg17Al12和a-Mg组成，Mg17Al12相随Al含量的增加而增加。通过激光熔覆（Al+Al2O3）可使AZ91D镁合金基体的耐磨性和显微硬度显著提高。

A. E. Coy等人[52]对压铸态AZ91D镁合金表面进行脉冲激光重熔，并研究了重熔层的显微组织和耐蚀性能。入射激光束斑宽度为4.0 mm，单位面积的能量密度为6.0 J/cm2，脉冲频率为10 Hz，单位面积的激光脉冲数目为10、25和50。研究结果表明，脉冲激光重熔可以使二次相溶解和细化并消除偏析，且热影响区域非常小；极高的冷却速度（1011 K/s）可使重熔层的晶粒细化和成分均匀化，从而改善合金的耐腐蚀性能。然而，当脉冲个数达到50时，重熔层厚度增加，但重熔层的孔隙率也增加且产生裂纹，耐腐蚀性能反而下降，如图9所示。

图9 不同脉冲个数的脉冲激光重熔后的SEM表面形貌和粗糙度

Fig.9 The SEM surface morphology and roughness after laser melting in different number of pulse (a) 10, (b) 25 and (c) 50

第46卷 第3期 郭兴伍等：镁合金材料表面处理技术研究新动态 ·61·

WalidKhalfaoui 等人[53]采用KrF 激光对ZE41镁合金进行表面重熔处理，所采用的KrF 激光波长 =248 nm ，频率f =100 Hz ，脉冲时间τ=20 nm ，单个脉冲能量E p =100 mJ 。研究结果表明，激光熔化层的深度与扫描速率有关，激光重熔可使合金元素在镁合金中均匀分布，增加显微硬度和耐腐蚀性能。ASHISH SINGH 等人[54]对镁合金材料在激光表面重熔（laser surface melting ，LSM ）、激光表面合金化（laser surface alloying ，LSA ）、激光表面熔覆（laser surface cladding ，LSC ）、激光表面复合堆焊（laser composite surfacing ，LCS ）等方面的研究报道进行了详细的综述，该四种工艺技术的原理如图10—13所示。该综述阐明了这些激光表面改性技术（LSM 、LSA 、LCS 、LSC ）在激光-材料相互作用、表面层成分和显微组织结构方面的变化，以及耐腐蚀性能和耐摩擦磨损性能的变化，指出这些技术均可对镁合金材料起到提高耐腐蚀性能、摩擦磨损抗力和疲劳强度的作用。这些性能的改善主要是由于成分的变化（选择性蒸

发（例如Mg 和Zn ）导致某些溶质元素（例如Al ）富集以及固溶度极限的增加）、微观组织结构的变化（晶粒细化，形成有益的金属间化合物和新相以及各种相的均匀分布）以及应力状态的变化（表面引入残余应力）。

图10 LSM 工艺原理示意

Fig.10 Schematic diagram of the LSM process principle

图11 LSA 工艺原理示意

Fig.11 Schematic diagram of the LSA process (a) directly spraying alloy powder, (b) preplaced alloy powder by organic adhesive

图12 LCS 工艺原理示意

Fig.12 Schematic diagram of the LCS process (a) directly spraying ceramic powder, (b) preplaced

·62·表面技术 2017年3月

图13 LSC工艺原理示意

Fig.13 Schematic diagram of the LSC process (a) directly spraying powder, (b) preplaced powder by organic adhesive

4 溶胶-凝胶涂层（Sol-Gel coatings）

溶胶-凝胶法可以描述为：在液体介质中，通过分子前驱体的逐步缩聚反应形成一种氧化物网络的工艺方法。通常有两种制备溶胶-凝胶涂层的方法：无机方法（inorganic method）和有机方法（organic method）。无机方法包括通过形成一种胶体悬浮液（通常为氧化物）和溶胶（非常小的颗粒悬浮液，1~100 nm）的凝胶化并在连续液相中形成一种网络两个主要步骤。然而，最广泛使用的方法是有机方法，该方法开始时通常用一种单体金属溶液或者在一种醇或低分子量有机溶剂中的金属纯盐前驱体M(OR)n作为反应物，其中，M代表某一形成网络的元素，如Si、Ti、Zr、Al、Fe、B等，R是一种典型的烷基基团（C x H2x+1）。通常，有机方法形成溶胶-凝胶的过程包括4个阶段：水解；缩聚并使单体聚合形成链和颗粒；颗粒生长；聚合物团聚形成网络并在液体介质中扩展导致增稠形成凝胶。实际上，一旦水解反应开始进行，水解和缩聚反应同时发生。水解和缩聚过程都产生低分子量的副产物，如醇和水。通过干燥可以排除这些小分子，进一步的缩聚可使网络收缩。这些过程受到起始反应条件的影响，如pH值、温度、反应物的摩尔比、溶剂成分等。溶胶-凝胶涂层可以用不同的方法涂到金属基体上，如浸涂（dip-coating）和旋涂（spin-coating）是最常用的两种涂层方法。喷涂（Spraying）和电沉积（electrodeposition）是最近出现的方法，它们可能是未来主要的溶胶-凝胶涂层实施方法。但是，不管采用什么涂层制备技术，在涂层沉积形成后，由于大量的溶剂和水蒸发，因此涂层存在较大的体积收缩和内应力积累。如果不仔细控制涂层的形成条件，由于内应力的存在，涂层很容易产生开裂。通常来说，溶胶-凝胶涂层的固化和热处理工艺，依据不同的微观结构、质量要求和实际应用而显著不同[55—61]。

SiO2、ZrO2、Al2O3、TiO2和CeO2等用溶胶-凝胶法制备的金属氧化涂层都具有非常好的化学稳定性，并对金属基体提供有效的保护。不过，尽管无机氧化物涂层可以给金属基体提供好的保护，但是从耐腐蚀性涂层的观点来看，这些涂层还存在一些缺点：1）氧化物膜层较脆，厚涂层（＞1 μm）容易开裂；2）为了获得好的耐蚀性能，通常需要相对高的温度（400～800 ℃）。为了克服纯无机溶胶-凝胶涂层的脆性和高温处理这种缺点，已有许多研究工作将有机成分引入无机溶胶- 凝胶中形成有机/无机杂化溶胶-凝胶涂层。有机/无机杂化溶胶-凝胶涂层是过去10年最受关注的研究领域之一[55—61]。A. N. Khramov等人[62]合成了具有膦酸酯官能团的有机/无机杂化涂层（PHS-TEOS），并评价了其作为AZ31B镁合金材料表面改性涂层的前景。这些涂层是采用不同摩尔比的二乙基膦酰基甲基三乙氧基-硅烷和四乙氧基硅烷混合物，通过水解和缩聚的溶胶-凝胶方法制备的。膦酸酯官能团能与镁基材发生化学反应，与纯的SiO2-TEOS涂层相比，PHS-TEOS不仅能提高附着力，而且还能提高涂层的耐腐蚀性能。耐腐蚀性能的提高被认为是膦酸酯官能团与镁金属表面形成具有较好水解稳定性的P—O—Mg化学键。D. K. Ivanou等人[63]在ZE41镁合金上制备了含有缓蚀剂1,2,4-三唑的微弧氧化（PEO）层和由一种TiO2掺杂的氧化硅基溶胶-凝胶涂层封孔的活性腐蚀防护涂层。PEO层的厚度为1.8 μm，溶胶-凝胶涂层的厚度为6.3 μm。厚度较薄的该种溶胶-凝胶涂层具有高的防护性能。用这种溶胶-凝胶薄膜封孔的样品，在3%NaCl溶液中浸泡30 d后，其交流阻抗值大于108 cm2，显著提高了ZE41合金的耐腐蚀性能。A. L. K. Tan等人[64]先对AZ91D镁合金在 2.44 mol/L NaAlO2+3 mol/L NaOH的水溶液中进行阳极氧化处理，然后采用由3-甲基丙烯酰氧基丙基-三甲氧基硅烷、3-巯基丙基-三甲氧基硅烷、胶体氧化硅和乙醇所制成的溶胶进行

第46卷第3期郭兴伍等：镁合金材料表面处理技术研究新动态·63·

多道次喷涂，形成多层溶胶-凝胶涂层，可以大幅度提高AZ91D镁合金基体的耐腐蚀性能。此外，文献[65—67]报道了金属和合金表面的溶胶-凝胶有机/无机杂化涂层，可以提高它们在不同腐蚀介质和实际应用中的耐腐蚀性能。这些文章的作者都认为在不远的将来，高耐蚀性、环境友好的溶胶-凝胶涂层将代替传统的铬酸盐涂层和金属的前处理工艺；除了耐腐蚀性外，溶胶-凝胶涂层也可以提供高的抗氧化、耐磨损、防水性以及其他性能。随着溶胶-凝胶技术及其相关表征技术的进一步发展，溶胶-凝胶涂层将获得更广泛的实际应用。

5 结论

本文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。在提高镁合金材料耐腐蚀性能的众多表面处理技术中，该四种技术显示出了突出的特性和性能优势，研究内容广泛，成果丰富。在镁合金微弧氧化方面重点综述了影响镁合金材料表面微弧膜层性能的其中两个重要因素：电流波形和添加剂。研究结果表明，镁合金材料采用双极性和混合（单极和双极的组合）电流模式处理的膜层生长速率较快，膜层更致密、硬度更高，耐磨性和耐腐蚀性能更好。在以高浓度苛性碱（NaOH或者KOH）为主的强碱性溶液中添加适量的添加剂（如Na2SiO3和NaAlO2）时，采用适当的电参数短时间（~3 min）进行微弧氧化处理，即可获得致密性较好的氧化膜层，中性盐雾试验达200 h以上而无明显腐蚀。

通过水热法、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，然后采用低表面能物质（硅烷偶联剂、含氟树脂等）对微纳米多级结构的粗糙表面进行修饰，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，并使其具有优良的自清洁功能和化学稳定性。

镁合金材料通过激光表面重熔、激光表面合金化、激光表面熔覆和激光表面复合堆焊等激光表面改性处理，可以起到改善其表面成分、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的作用，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/无机杂化涂层能与镁合金基材发生化学反应，不仅能提高涂层的附着力，而且还能提高涂层的耐腐蚀性能，此外，溶胶-凝胶涂层也可以提高镁合金的抗氧化、耐磨损、防水性以及其他性能。参考文献：

[1]MICHAEL M, A VEDESIA N, NORAND A. Magnesium

and Magnesium Alloys[M]. German: Magnesium Inc. and

Hugh Baker, 2010.

[2]GUANG L S, ATRENS A. Corrosion Mechanism of Mag-

nesium Alloys[J]. Advanced Engineering Materials, 1999,

1(1): 11—33.

[3]MAKAR G L, KRUGER J. Corrosion of Magnesium [J].

International Materials Reviews, 1993, 38(3): 138—153. [4]AGHION A, ELIEZER D, FROES S. Magnesium Science,

Technology and Applicatons[J]. Advanced Performance

Materials, 1998, 5: 201—212.

[5]MATHIEU S, RAPIN C, STEINMETZ J, et al. A Corro-

sion Study of the Main Constituent Phases of AZ91 Mag-

nesium Alloys[J]. Corrosion Science, 2003, 45(12): 2741—2755.

[6]AMBAT R, AUNG N N, ZHOU W. Evaluation of Micro-

structural Effects on Corrosion Behaviourof AZ91D Mag-

nesium Alloy[J]. Corrosion Science, 2000, 42(8): 1433—1455.

[7]SONG G L, ATRENS A, DARGUSCH M. Influence of

Microstructure on the Corrosion of Die Cast AZ91d[J].

Corrosion Science, 1999, 41(2): 249—273.

[8]LUNDER O, LEIN J E, AUNE T K. The Role of Mg17Al12

Phase in the Corrosion of Mg Alloy AZ91[J]. Corrosion,

1989, 45(9): 741—748.

[9]ELIEZER D, UZAN P, AGHION E. Effect of Second

Phases on the Corrosion Behavior of Magnesium Alloys

[J]. Materials Science Forum, 2003, 419—422: 857—866. [10]SONG G L, BOWLES A L, STJPHN D H. Corrosion Re-

sistance of Aged Die Cast Magnesium Alloy AZ91D[J].

Materials Science & Engineering A, 2004, 366(366): 74—86. [11]BELDJOUDI T, FIAUD C, ROBBIOLA L. Influence of

Homogenization and Artificial Aging Heat Treatments on

Corrosion Behavior of Mg-Al Alloys[J]. Corrosion, 1993,

49(9): 738—745.

[12]AUNG N N, ZHOU W. Effect of Heat Treatment on Cor-

rosion and Electrochemical Behaviour of AZ91D Magne-

sium Alloy[J]. Journal of Applied Electrochemistry, 2002,

32(12): 1397—1401.

[13]GUEINTERSCHULZ N, BETZ H. Neue Untersuchungen

Uber Die Elektrolytische V entilwirkung: II. Die Oxydschicht

von Sb, Bi, W, Zr, Al, Zn, Mg[J]. Zeitschrift für Physik A

Hadrons and Nuclei, 1932, 37(9): 726—734.

[14]GUEINTERSCHULZ N, BETZ H. Elektronenstromung in

Isolatorenbei Extremen Feldstarken[J]. Zeitschrift für Phy-

sik a Hadrons and Nuclei, 1934, 91(1): 70—96.

[15]VIGH A K. Sparking V oltages and Side Reactions during

Anodization of Valve Metals in Terms of Electron Tunnel-

ling[J]. Corrosion Science, 1971, 11(6): 411—417.

[16]V AN T B, BROWN S D, WIRTZ G P. Mechanism of

Anodic Spark Deposition[J]. American Ceramic Society

Bulletin, 1977, 56: 6.

[17]NIKOIAEV A V, RYKAIIN N N, BORZHOV A P. Energy

Balance of a High Current Hollow Tungsten Cathode[J].

Fiz Khim Obrabm Ater, 1977, 2: 32.

[18]ALBELLA J M, MONTERO I. Electron Injection and

·64·表面技术 2017年3月

Avalanche during the Anoxic Oxidation of Tantalum[J].

Journal of the Electrochemical Society, 1984, 131(35): 1101—1104.

[19]KRYSMANN W, KURZE P, DITTRICH G．Process

Characteristics and Parameters of Anodic Oxidation by Spark Discharge[J]. Crystal Research and Technology, 1984, 19(7): 973—979.

[20]YEROKHIN A L, SHATROV A, SAMSONOV V, et al.

Fatigue Properties of Keronite? Coatings on a Magnesium

Alloy[J]. Surface & Coatings Technology, 2004, 182(3): 78—84.

[21]WO 01/72384, Construction Material Based on Aluminum

and Method for Producing Parts from Said Material [S]. [22]ARRABAL R, MATYKINA E, HASHIMOTO T, et al.

Characterization of AC PEO Coatings on Magnesium Al-

loys[J]. Surface & Coatings Technology, 2009, 203(16): 2207—2220.

[23]TIMOSHENKO A V, MAGUROVA Y V. Investigation of

Plasma Electrolytic Oxidation Processes of Magnesium Alloy MA2-1 under Pulse Polarisation Modes[J]. Surface & Coatings Technology, 2005, 199(2/3): 135—140. [24]JIN F, CHU P K, XU G, et al. Structure and Mechanical

Properties of Magnesium Alloy Treated by Micro-arc Dis-

charge Oxidation Using Direct Current and High-frequency Bipolar Pulsing Modes[J]. Materials Science & Engineering A, 2006, 435/436(11): 123—126.

[25]WANG S, XIA Y, LIU L, et al. Preparation and Perfor-

mance of MAO Coatings Obtained on AZ91D Mg Alloy under Unipolar and Bipolar Mode Sinanovel Dual Elec-

trolyte[J]. Ceramics International, 2014, 40(1): 93–99. [26]HUSSEIN R O, NORTHWOOD D O, NIE X. The Influ-

ence of Pulse Timing and Current Mode on the Micro-

structure and Corrosion Behaviour of a Plasma Electrolytic

Oxidation (PEO) Coated AM60B Magnesium Alloy[J].

Journal of Alloys & Compounds, 2012, 541(22): 41—48. [27]HUSSEIN R O, ZHANG P, NIE X, et al. The Effect of

Current Mode and Discharge Type on the Corrosion Re-

sistance of Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) Coated Magnesium Alloy AJ62[J]. Surface & Coatings Technol-

ogy, 2011, 206(7): 1990—1997.

[28]CHEN H, LV G H, ZHANG G L, et al. Corrosion Perfor-

mance of Plasma Electrolytic Oxidized AZ31 Magnesium

Alloy in Silicate Solutions with Different Additives [J].

Surface & Coatings Technology, 2010, 205(7): S32—S35.

[29]SREEKANTH D, RAMESHBABU N, VENKATESWARLU

K, et al. Effect of K2TiF6 and Na2B4O7 as Electrolyte Addi-

tives on Pore Morphology and Corrosion Properties of Plasma Electrolytic Oxidation Coatings on ZM21 Magne-

sium Alloy[J]. Surface & Coatings Technology, 2013, 222(6): 31—37.

[30]SREEKANTH D, RAMESHBABU N, VENKATESWARLU

K. Effect of Various Additives on Morphology and Corro-

sion Behavior of Ceramic Coatings Developed on AZ31 Magnesium Alloy by Plasma Electrolytic Oxidation[J].

Ceramics International, 2012, 38(6): 4607—4615.

[31]CAO F H, CAO J L, ZHANG Z, et al. Plasma Electrolytic

Oxidation of AZ91D Magnesium Alloy with Different Additives and Its Corrosion Behavior[J]. Materials & Cor-

rosion, 2007, 58(9): 696—703.

[32]侯磊, 鑫方莉. 超疏水性表面的制备及应用进展[J]. 化

学通报, 2016, 79(10): 22—28.

HOU Lei, XIN Fang-li. Preparation and Application of Superhydrophobic Surfaces[J]. Chinese Journal of Chemi-

stry, 2016, 79(10): 22—28.

[33]袁志庆, 黄娟, 彭超义, 等. 透明超疏水玻璃表面的制

备及性能研究[J]. 包装工程, 2016, 37(5): 11—14.

YUAN Zhi-qing, HUANG Juan, PENG Chao-yi, et al. In-

vestigation on Preparation and Properties of Transparent Superhydrophobic Glass Surface[J]. Packaging Engineer-

ing, 2016, 37(5): 11—14.

[34]钱鸿昌, 李海扬, 张达威. 超疏水表面技术在腐蚀防护

领域中的研究进展[J]. 表面技术, 2015, 44(3): 22—31.

QIAN Hong-chang, LI Hai-yang, ZHANG Da-wei. Ad-

vances in Super-hydrophobic Surface Technology in Cor-

rosion Protection[J]. Surface Technology, 2015, 44(3): 22—31.

[35]王晓丽, 陈劲松, 黄大志, 等. 金属基超疏水表面制备

的研究进展[J]. 热加工工艺, 2015, 44(11): 27—30.

WANG Xiao-li, CHEN Jin-song, HUANG Da-zhi, et al.

Advances in Preparation of Metal-based Superhydrophobic

Surface[J]. Hot Working Technology, 2015, 44 (11): 27—30.

[36]赵欢, 吕晓璇, 周圣文, 等. 金属防护用超疏水表面主

要制备方法及应用研究进展[J]. 表面技术, 2015, 44(12):

58—64.

ZHAO Huan, LYU Xiao-xuan, ZHOU Sheng-wen, et al.

Advances in Preparation and Application of Superhydro-

phobic Surfaces for Metal Protection[J]. Surface Technol-

ogy, 2015, 44 (12): 58—64.

[37]WANG J, LI D D, GAO R, et al. Construction of Superhy-

drophobic Hydromagnesite Films on the Mg Alloy [J].

Materials Chemistry & Physics, 2011, 129(1/2): 154—160.

[38]WANG J, LI D, LIU A Q, et al. Fabrication of Hydro-

phobic Surface with Hierarchical Structure on Mg Alloy

and Its Corrosion Resistance[J]. Electrochimica Acta, 2010, 55(22): 6897—6906.

[39]CUI X J, LIN X Z, LIU C H, et al. Fabrication and Corro-

sion Resistance of a Hydrophobic Micro-arc Oxidation Coating on AZ31 Mg Alloy[J]. Corrosion Science, 2014,

90: 402—412.

[40]XU W J, SONG J L, SUN J, et al. Rapid Fabrication of

Large-area, Corrosion-resistant Superhydrophobic Mg Al-

loy Surfaces[J]. Acs Applied Materials & Interfaces, 2011,

3(11): 4404—4414.

[41]WANG Z W, LI Q, SHE Z, et al. Low-cost and

Large-scale Fabrication Method for an Environmentally Friendly Superhydrophobic Coating on Magnesium Al-

loy[J]. Journal of Materials Chemistry, 2012, 22(9): 4097—

4105.

[42]SHE Z, LI Q, WANG Z, et al. Researching the Fabrication

of Anticorrosion Superhydrophobic Surface on Magnesium

Alloy and Its Mechanical Stability and Durability[J].

Chemical Engineering Journal, 2013, 228(28): 415–424. [43]朱亚利, 范伟博, 冯利邦, 等. 超疏水镁合金表面的防

黏附和耐腐蚀性能[J]. 材料工程, 2016, 44(2): 66—70.

ZHU Ya-li, FAN Wei-bo, FENG Li-bang, et al. Anti-adhersion

and Corrosion Resistance of Superhydrophobic Magnesium

第46卷第3期郭兴伍等：镁合金材料表面处理技术研究新动态·65·

Alloy Surface[J]. Journal of Materials Engineering, 2016,

44(1): 66—70.

[44]尹晓明. 仿生超疏水及耐腐蚀镁合金表面的制备与机理

[D]. 吉林: 吉林大学, 2015.

YIN Xiao-ming. Fabrication and Mechanism of Biomi-

metic Superhydrophobic and Corrosion Resistance on Magnesium Alloy Surface[D]. Jilin: Jilin University, 2015.

[45]李伟. 镁合金基体上超疏水表面的制备及功能特性研究

[D]. 广州: 华南理工大学, 2015.

LI Wei. Preparation and Functional Properties of Superhy-

drophobic Surfaces on Magnesium Alloy Substrate[D].

Guangzhou: South China University of Technology, 2015.

[46]MONDAL A K, KUMAR S, BLAWERT C, et al. Effect of

Laser Surface Treatment on Corrosion and Wear Resis-

tance of ACM720 Mg Alloy[J]. Surface and Coatings Technology, 2008, 202(14): 3187—3198.

[47]PAITAL S R, BHATTACHARYA A, MONCAYO M, et

al. Improved Corrosion and Wear Resistance of Mg Alloys

via Laser Surface Modification of Al on AZ31B[J]. Surface

and Coatings Technology, 2012, 206(8/9): 2308—2315. [48]NG C C, SA V ALANI M M, LAU M L, et al. Microstruc-

ture and Mechanical Properties of Selective Laser Melted

Magnesium[J]. Applied Surface Science, 2011, 257(17): 7447—7454.

[49]GE Y, WANG W X, WANG X, et al. Study on Laser Sur-

face Remelting of Plasma-Sprayed Al-Si/1wt% Nano-Si3N4

Coating on AZ31B Magnesium Alloy[J]. Applied Surface

Science, 2013, 273(2): 122—127.

[50]ZHENG B J, CHEN X M, LIAN J S. Microstructure and

Wear Property of Laser Cladding Al+SiC Powders on AZ91D Magnesium Alloy [J]. Optics and Lasers in Engi-

neering, 2010, 48(5): 526—532.

[51]LIU Y H, GUO Z X, YANG Y, et al. Laser (a Pulsed

Nd:YAG) Cladding of AZ91D Magnesium Alloy with Al

and Al2O3 Powders[J]. Applied Surface Science, 2006, 253(4): 1722—1728.

[52]COY A E, VIEJO F, GARCIA-GARCIA F J, et al. Effect

of Excimer Laser Surface Melting on the Microstructure and Corrosion Performance of the Die Cast AZ91D Mag-

nesium Alloy[J]. Corrosion Science, 2010, 52(2): 387—

397.

[53]KHALFAOUI W, V ALERIO E, MASSE J, et al. Excimer

Laser Treatment of ZE41 Magnesium Alloy for Corrosion

Resistance and Microhardness Improvement[J]. Optics and

Lasers in Engineering, 2010, 48(9): 926—931.

[54]SINGH A, HARIMKAR S P. Laser Surface Engineering of

Magnesium Alloys: A Review [J]. Journal of Metals, 2012,

64(6): 716—733. [55]WANG D, BIERWAGEN G P. Sol-Gel Coatings on Metals

for Corrosion Protection[J]. Progress in Organic Coatings, 2009, 64(4): 327—338.

[56]ONO S, TSUGE H, NISHI Y. Improvement of Corrosion

Resistance of Metals by an Environmentally Friendly Sili-

ca Coating Method[J]. Journal of Sol-Gel Science and Technology, 2004, 29(3): 147—153.

[57]CASTRO Y, FERRARI B, MORENO R, et al. Silica

Sol-Gel Coatings on Metals Produced by EPD[J]. Journal of Sol-Gel Science and Technology, 2003, 26(1): 735—

739.

[58]WEN J, WILKES G L. Organic/Inorganic Hybrid Network

Materials by the Sol-Gel Approach[J]. Chemistry of Mate-

rials, 1996, 8(8): 1667—1681.

[59]MASSIMO G. Sol-Gel Coatings on Metals[J]. Journal of

Sol-Gel Science and Technology, 1977, 8(1): 443—449. [60]FIGUEIRA R B, SILV A C J R, PEREIRA E V. Organ-

ic-Inorganic Hybrid Sol-Gel Coatings for Metal Corrosion Protection: A Review of Recent Progress[J]. Journal of Coatings Technology and Research, 2015, 12(1): 1—35. [61]BALGUDE D, SABNIS A. Sol-Gel Derived Hybrid Coat-

ings as an Environment Friendly Surface Treatment for Corrosion Protection of Metals and Their Alloys[J]. Jour-

nal of Sol-Gel Science and Technology, 2012, 64(1): 124

—134.

[62]KHRAMOV A N, BALBYSHEV V N, KASTEN L S, et

al. Sol-Gel Coatings with Phosphonate Functionalities for Surface Modification of Magnesium Alloys[J]. Thin Solid Films, 2006, 514(S1/2): 174—181.

[63]IV ANOU D K, YASAKAU K A, KALLIP S, et al. Active

Corrosion Protection Coating for a ZE41 Magnesium Alloy

Created by Combining PEO and Sol-Gel Techniques[J].

RSC Advances, 2016, 6: 12553—12560.

[64]TANAL K, SOUTARA M, ANNERGREN I F, et al. Mul-

tilayer Sol-Gel Coatings for Corrosion Protection of Mag-

nesium[J]. Surface & Coatings Technology, 2005, 198(1): 478—482.

[65]LAMAKA S V, KN?RNSCHILD G, SNIHIROV A D V, et al.

Complex Anticorrosion Coating for ZK30 Magnesium Al-

loy[J]. Electrochimica Acta, 2009, 55(1): 131—141. [66]FIGUEIRA R B, SILV A C J R, PEREIRA E V. Organ-

ic-Inorganic Hybrid Sol-Gel Coatings for Metal Corrosion Protection: A Review of Recent Progress[J]. Journal of Coatings Technology and Research, 2015, 12(1): 1—35. [67]WANG D, BIERWAGEN G P. Sol-Gel Coatings on Metals

for Corrosion Protection[J]. Progress In Organic Coatings, 2009, 64(4): 327—338.

金属材料无污染表面处理新技术(3)

一种新型高质效钢材漆前表面处理设备 全自动钢材清洁防锈工作站 金属涂装前处理指金属喷漆喷塑或电泳前的除油、除锈和防锈。目前国内钢铁材料表面前处理分为三种：喷砂和抛丸等机械除油除锈;化学品除油除锈防锈；机械处理+化学品防锈。 三种处理方法各有优缺点：1、效率方面。化学处理效率最高；机械方法效率最低；机械+化学法效率适中，但人的劳动强度大。2、污染方面。抛丸有噪音和粉尘污染；化学法有废水污染；机械+化学法污染很低。3、质量效果方面。机械法表面粗糙度高，清理不彻底，没有防锈功能，涂装附着力差；化学方法易出现过腐蚀氢脆危害，防锈和附着力没有问题；机械+化学方法质量有保障。4、成本方面。机械法因效率低、涂装成本高等因素最终成本高；化学法因为污水处理、带出损失等成本稍高；机械+化学法因劳动强度大成本也高。 为解决金属表面处理的缺点，我们研发出高效高质、运行成本低的钢材漆前高质效表面处理新型设备——钢材高质效清洁防锈一体机（简称钢材清洁防锈工作站）。该设备优化了机械+化学的处理工艺，生产效率高，运行中没有粉尘污染，整套系统为封闭循环系统，药剂和水系统采用全循环处理，不外排。 钢材清洁防锈工作站优点： 1、充分考虑了系统的环保性、资源循环能力。 2、高效率、高质量、低成本和很好的防锈蚀能力。

3、全自动化操作。 4、可快速拆卸，方便搬运和组装。可实现施工现场即时处理，避免材料在装卸、运输和储存过程出现的二次污染和锈蚀。 5、没有危废产生，没有废气产生，没有废水产生。 设备图片：

净化处理过程： 1、上料。 2、无粉尘预处理。机械方法除去部分锈蚀、氧化层和油污。 3、无粉尘处理。机械方法除去绝大部分油污和氧化层。 4、无气味深度净化处理。进一步除去表面和孔内残留的少量油污和氧化层。该阶段使用我们专用的无污染环保剥离新材料。 5、蒸汽清理。清除残留的颗粒物和其他化学物质。 6、防锈处理。一层高性能防锈膜层保证1个月不产生锈蚀，同时提高油漆附着力、抗冲击和综合防腐蚀性能。该阶段使用高效环 保偶链剂。 7、风干。保证产品表面干燥，便于马上包装和储存。 8、下料。 生产效率和产量： 生产效率：0.8-1.5m/min。 产量：3.0-10.0t/h。 运行成本和占地面积： 1、运行成本

镁合金外壳表面处理方法、镁合金外壳及移动终端与制作流程

本技术属于金属表面处理技术领域，涉及一种镁合金外壳表面处理方法、镁合金外壳及移动终端。本技术的镁合金外壳表面处理方法，包括表面清洁、上色和干燥；其中，上色过程中所采用的原料包括显色浆料，所述显色浆料按重量份数包括以下组分：乙二醇丁醚25～40份、丁酮5～15份、乙烯基树脂32～48份、纳米二氧化硅12～24份、金属颜料5～18份和色浆5～15份。本技术可以提升镁合金外壳表面金属质感，安全、环保、无污染，克服了对金属或金属化合物类材料的限制，在较低的成本下能实现高量的生产，能够实现真正意义上的工业批量化生产。 权利要求书 1.一种镁合金外壳表面处理方法，其特征在于，包括表面清洁、上色和干燥； 其中，上色过程中所采用的原料包括显色浆料，所述显色浆料按重量份数包括以下组分： 乙二醇丁醚25～40份、丁酮5～15份、乙烯基树脂32～48份、纳米二氧化硅12～24份、金属颜料5～18份和色浆5～15份。 2.根据权利要求1所述的镁合金外壳表面处理方法，其特征在于，所述显色浆料按重量份数包括以下组分：乙二醇丁醚28～38份、丁酮6～12份、乙烯基树脂35～45份、纳米二氧化硅15～20份、金属颜料8～15份和色浆6～12份； 优选地，所述显色浆料按重量份数包括以下组分：乙二醇丁醚30～35份、丁酮8～10份、乙烯基树脂38～42份、纳米二氧化硅18份、金属颜料10份和色浆8～10份。 3.根据权利要求1或2所述的镁合金外壳表面处理方法，其特征在于，所述金属颜料包括金粉、银粉、珠光粉、银浆、铝粉和金葱粉中的至少一种； 优选地，所述金属颜料包括珠光粉和银浆；

优选地，所述珠光粉和银浆的重量比为1：1。 4.根据权利要求1所述的镁合金外壳表面处理方法，其特征在于，上色过程中所采用的原料还包括质感浆料； 优选地，上色过程中，先涂装显色浆料，再涂装质感浆料。 5.根据权利要求4所述的镁合金外壳表面处理方法，其特征在于，所述质感浆料按重量百分比包括以下组分：异丙醇20％～30％、丙二醇甲醚醋酸脂50％～70％和纳米二氧化硅10％～20％； 优选地，所述质感浆料按重量百分比包括以下组分：异丙醇22％～28％、丙二醇甲醚醋酸脂54％～68％和纳米二氧化硅10％～18％； 优选地，所述质感浆料按重量百分比包括以下组分：异丙醇24％～28％、丙二醇甲醚醋酸脂56％～64％和纳米二氧化硅12％～16％。 6.根据权利要求1所述的镁合金外壳表面处理方法，其特征在于，采用喷涂、辊涂或淋涂的方式对经过表面清洁后的镁合金外壳进行上色，优选采用喷涂的方式； 优选地，喷涂的单层涂膜厚度为6～15μm，优选为8～14μm，进一步优选为10～12μm。 7.根据权利要求1所述的镁合金外壳表面处理方法，其特征在于，所述表面清洁的步骤包括：对镁合金外壳进行脱脂处理、超声波水洗、清水润洗、封口剂浸泡和干燥； 优选地，超声波水洗的温度为20～60℃； 和/或，超声波水洗的时间为1～5min，优选为2～4min； 优选地，封口剂按重量百分比包括以下组分：锆氟化钾20％～40％、钼酸铵5％～15％和水

镁合金表面处理的研究现状

镁合金表面处理的研究现状 一.概述 镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小、比强度高、刚性好、弹性模量大、消震性好、刚性好、承受冲击载荷能力比铝合金大、刚性好、耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。在实用金属中是最轻的金属,镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。 但是，镁的应用和研究相对其它金属严重滞后，原因在于其韧性低、高温性能和耐腐蚀性能差，而且加工成形比较困难。与铝、钛能生成自愈钝化膜不同，镁表面生成的氧化膜疏松多孔，不能对基体起有效保护作用，因此，在潮湿的空气、含硫气氛和海洋大气中，镁均会遭受严重的化学腐蚀，这极大地阻碍了其广泛应用。通过合金化的方法来改善其性能，特别是期望发现“不锈镁”的努力至今还没有取得进展。所以，镁合金零件在使用前须经过一定的表面改性或涂层处理。目前，电化学镀层、转化膜等工艺技术已经应用于镁合金的防护，气相沉积涂层、涂覆、表面热处理等方法也受到密切关注，高能束熔覆等新技术也被尝试应用于镁合金表面性能的提高。 二.表面处理方法 1.电镀和化学镀技术 镁合金表面镀镍技术分为电镀和化学镀两种。由于镁合金化学活性高，在酸性溶液中易被腐蚀，因此镁合金电沉积技术与铝合金电沉积技术有着显著的差异。目前，镁合金电镀工艺技术有两种工艺：浸锌-电镀工艺和直接化学镀镍工艺。为了防止镁合金基体在酸性溶液中被过度腐蚀，需要在处理前溶液中添加F-(F-与电离生成的Mg2+形成MgF2沉淀，吸附在镁合金基体表面可以防止基体过度腐蚀。 镁合金表面化学镀Ni-P合金是一种很成熟的工艺。通常化学镀方法制备的Ni-P合金层是非晶态的，这层致密的非晶态Ni-P合金层可以有效地防止镁合金基体被腐蚀。结合使用化学镀镍技术和滚镀技术可以在镁合金基体上形成一层晶态的Ni-P合金层。测试表明，该晶态Ni-P合金层中晶体颗粒细小，镀层致密，耐蚀性能也优于传统的非晶态Ni-P合金层。 2.化学氧化技术 镁合金化学氧化处理是指用氧化剂在镁合金表面生成一层薄且致密的氧化膜。覆盖在基体表面的氧化膜比自然形成的氧化镁层更致密，因此，该氧化膜能有效提高镁合金的耐蚀性能，同时，还能作为镁合金涂装的底层，增大涂层的结合力。 铬酸盐处理虽然具有良好的效果，但是铬酸盐对环境污染大，对人体毒性高。在不久的将来，铬酸盐处理工艺将会被环保、无毒的处理方法如钼酸盐、高锰酸盐和P-Ca复合磷酸盐等处理工艺取代。用钼酸盐氧化法在Mg-8Li合金表面生成一层致密、均匀的氧化膜，然后再用传统的化学镀镍法制备一层结合力好的Ni-P合金层，使基体获得了良好的耐蚀性能。磷酸盐-高锰酸盐处理是一种环保、低成本的化学氧化法，但是该方法有较为明显的缺陷：在用该法处理含铝的镁合金时，氧化反应会优先发生于β-Mg17Al12相，因而不能在整个镁合金基体表面生成均匀、覆盖度高的氧化膜层，这在一定程序上影响了其提高镁合金基体耐蚀性的效果。 一种新型的P-Ca复合磷酸盐处理工艺，它能在镁合金表面形成含有Mg、Al、Ca等元素的复合磷酸盐保护膜。该膜层与基体金属结合牢固，具有类似于铬酸盐膜层的耐蚀性能。

紧固件表面处理标准新技术要求

ISO、ASTM紧固件表面处理标准新技术要求 所有的碳钢紧固件中约有90％的表面需经过镀或涂履处理，或者带有某些其它添加的表面（密封剂、面涂和润滑），主要是为了提高表面抗腐蚀能力、外观装饰、耐磨性或控制扭矩轴力K因子等要求。 一、紧固件表面处理新标准 近几年在紧固件的贸易接单中，客户对紧固件表面涂覆质量、无铬钝化、抗腐蚀能力和装饰色泽也提出更高的要求，及减少氢脆危险的技术措施，尤其是对有涂履高强度紧固件的装配扭矩轴力关系等提出更加严谨的规范要求。 随着金属表面处理的环保、节能及产品品质的提升，不同的涂层上需带有或附加密封剂、面涂和集成或附加润滑的表面涂履处理的新技术和新工艺在不断涌现和攀升，表面涂履的技术规范和质量要求在不断在提升和完善，表面处理标准也在不断地将表面处理的新工艺、新技术和新规范充实到标准中去，这对紧固件企业交货产品的表面处理质量也提出更高要求。 因此，我国紧固件生产企业要尽快去收集和理解紧固件表面处理新标准，加强紧固件表面处理新工艺和新技术的研发进度，提高紧固件表面处理质量，以适应市场和用户的新需求。 从2011年后ISO/TC2/ SC14国际紧固件（表面涂层）分技术委员会和ASTM F16.03美国紧固件涂层分技术委员等国家的标准化组织，对紧固件电镀、非电解锌片涂层（达克罗）和热浸镀锌三个主要的表面处理标准也加快了修订进度，2014年和2015 年ISO 和ASTM都相继推出了紧固件的涂层新标准。 1.1 紧固件电镀标准 ISO/TC2/SC14国际紧固件涂层分技术委员推出ISO/PWI 4042-2017《紧固件 电镀层》标准，彻底修改现行ISO 4042-1999版标准（GB/T5267.1-2002《紧固件 电镀层》）；该标准修订考虑到相关国家和地区环保法规要求，六价铬Cr+6和无铬Cr+3钝化的技术发展，增添涂层密封剂、面漆和附加润滑新技术条款，以满足涂层紧固件防腐蚀、外观装饰及装配功能要求，及最大限度地减少氢脆危险及相关去氢技术措施。 2015年美国推出ASTMF1941/F1941M -2015《英制和米制机械紧固件——电镀层规范》标准。该规范涵盖了美制“UNC/UNF”统一英制螺纹和米制“M”螺纹的机械紧固件电镀涂层，建立的涂层系统与ISO国际标准同步。紧固件涂层螺纹应符合ASME B1.1美制和ISO 965-1、ISO

常用材料表面处理

材料的表面处理 第一节概述 材料的种类很多，它们的组成、结构、性质及表面状态更是千差万别。由于不同产品对于其表面处理的效果和功能的要求不同，因此，材料表面处理所涉及的技术问题、工艺问题等也是十分广泛的，并与多种学科相关。本章仅从工业设计的特点出发，介绍几种表面处理工艺。 一、表面处理的功效 造型材料的种类很多，其中金属材料、木质材料和塑料则是最为常用的基本设计材料。从工业设计的特点出发，金属材料的强度高，加工性能较好，其加工表面具有金属光泽，表面较平滑；木材质轻，较易加工，其表面具有天然的木质纹理；塑料的来源丰富，品种很多，成型较方便，且价廉，质轻，透明性和着色性较好，是一种新颖的优良材料。这些材料，以及用它们制造成的产品，若不给以一定的表面处理，则在各种使用环境下，材料或制件的表面会受到空气、水分、日光、盐雾、霉菌和其他腐蚀性介质等的侵蚀，由于腐蚀、腐朽和老化作用，会引起材料或制件失光、变色、粉化及开裂等，从而出现破坏的后果。表面处理的功效就在于一方面保护产品，即保护材质本身赋予产品表面的光泽、色彩和肌理等而呈现出的外观美，并提高产品的耐用性，确保产品的安全性，由此有效地利用了材料资源；另一方面是根据设计的意图，给产品表面附加上更丰富的色彩、光泽和肌理等变化，使产品表面更有节奏感。此外，随着表面处理技术的发展，还可实现提高材料表面的硬度，并可赋予材料表面导电、憎水和润滑等特殊功效。 二、表面处理和加饰 从工业设计出发，表面处理的目的首先是美化产品的外观，也即按产品设计的要求调整其表面的色彩、亮度和肌理等。因此，材料本身具有的外观不符合设计要求时，必须采用适当的表面处理方法进行调整，以达到满足产品设计的要求。 三、表面加工 使金属材料加工成平滑、光亮、美观和具有凹凸模样的表面状态的过程称为表面加工，也即使金属材料表面恢复其本身具有的色泽、亮度和表面肌理特征而进行的处理，表面加工作为电镀和涂装的前处理也是重要的。 1．切削 切削是利用刀具对金属表面层进行加工的方法与铸造、锻造、压力加工等相比较，虽有切屑产生和材料废弃，但一般可迅速加工出高精度表面的产品。 2．研磨

镁铝合金表面处理简介

鎂鋁合金表面處理簡介 Introduce the Surface Processing of the Alloy of Magnesium and Aluminum ?鎂鋁合金材質特性 ?Characteristic of the alloy of MG and AL 鎂是一種非常活潑之元素，相對的其材質本身亦非常易生銹蝕，因此必須仰賴表面處理來保護其本身之材質。 MG is an active element ,it is more rustied than others. So it must depend on surface processing to protect it. ?金屬材質表面處理項目 ?Item of mental surface processing 1.鉻系皮膜處理與塗裝 Phosphating filming and coating of chromium series 2.非鉻系皮膜處理與塗裝 Phosphating filming and coating of not chromium series 3.電鍍鎳處理 Electroplated nickel processing 4.電鍍鉻處理 Electroplated chromium processing 5.電鍍18K金處理 Electroplated 18K gold processing 6.陽極處理與染色

Plating and dyeing 鎂鋁合金表面處理項目之說明與檢驗方式 Instruction the Surface Processing of the Alloy of Magnesium and Aluminum and check mode 1.鉻系皮膜處理Phosphating filming of chromium series a.說明instruction： （1）鉻系皮膜處理是目前最為普遍處理之方式亦為最安定、最成熟之處理方式，惟其原料特性具毒性，因此在未來幾年內會禁止使用。其流程請參考圖表。 Phosphating filming of chromium series is the most universal process manner, also is the most stable and mature. Only does it’s materials have poison , it will be forbid to use. It’s process flow refer to the diagram. （2）注意事項：＜註＞若需要表面塗裝時，請務必注意其塗裝製程是否有破壞到其表面之皮膜層，因其表面皮膜層最重要的是防止銹蝕，而其最重要的是當作鎂合金與塗料之介質使密著性會更好，因此塗裝時不能有破壞皮膜之現象發生。 Remarks: If the surface need coating , please be sure to notice if the coating process damage the surface film. Because the surface film the most important is prevent to rusting b.檢驗方式check manner： （1）電阻值：皮膜表面其電阻值＜0.3Ω，以三用電表檢測之。 Resistance value: when resistance value to film surface < 0.3Ω, examined by three-purpose galvanometer. （2）塗裝密著性：指皮膜處理後，再塗裝、以有格刮刀分割為100格並以3M610膠帶測試98%以上，不能有剝落現象。 Coating adhesion: it will not peel off coating again then cut 100 cross with a scraper and check 98% products with 3M610 adhesive tape after phosphating filming. （3）耐蝕性：以鹽霧測試機檢測皮膜層與塗裝層，最基本皮膜層必須超過24小時98%無腐蝕現象，而塗裝層則必須超過96小時以上98%無腐蝕現象，才視之為合格。 Corrosion resistance: 2.非鉻系皮膜處理與塗裝Phosphating filming and coating of not chromium series 其特性與鉻系是類似的，除了具有非毒性外其檢驗方式與處理方式皆與鉻系相同，因此請參考鉻即可。 The characteristic is similar with chromium series’; besides it is poisonous the manner of inspection and phosphating filming is the same with chromium series’ . so please refer to

镁合金压铸件的表面处理

镁合金压铸件的表面处理 摘要：按照表面成膜过程中有无 外加电压作用，将现有镁合金压铸件的表面处理技术归纳为化学成膜技术和阳极氧化成膜技术二大类。分别介绍了化学成膜技术中的铬化处理、磷化处理、锌置换处理、化学腐蚀处理等4类表面处理技术和阳极氧化成膜技术中的常规阳极氧化、等离子体微弧阳极氧化等2类表面处理技术，同时还简要地介绍了作者新近开发的镁合金压铸件交流等离子体微弧氧化处理技术，论述了上述各种技术的特点，总结了在各种表面处理过程中获得高质量膜层应注意的关键问题，并明确了镁合金压铸件表面处理技术今后的发展方向。 能源危机与环境污染问题的日益突出，使得符合"符合性能优良、可近终形加工、可回收"材料发展方向的镁合金脱颖而出，成为本世纪最受亲睐的一种应用材料。在目前和今后相当长的一段时期内，高效、节能的镁合金压铸件仍将是镁合金的主要应用产品。由于镁的负电性强（-2.36V SCE）,在大气中的耐蚀性极差，所以在使用前必须对镁合金压铸件根据具体要求进行适当的表面处理。在镁合金压铸件的生产成本中，表面处理这部分就占40%左右，因此表面处理对镁合金压铸件的生产和应用至关重要。目前，镁合金压铸件的表面处理研究不尽相同，不象铝合金表面处理那样成熟和规范，这在一定程度上制约了镁合金压铸件的应用，本文拟对现有的镁合金压铸件的表面处理技术进行简要的归纳，并分析其关键技术问题和发展方向。 一〃镁合金压铸件的表面处理技术 镁合金压铸件的表面一般需要依次进行预处理（清理、脱脂、酸洗等）、镀膜、涂装（喷漆、喷塑、镀金属等）等处理，通常所说的镁合金压铸件的表面处理指的是镀膜这道工艺，其主要作用是在压铸件表面形成与油漆、塑料或金属附着性能好的具有耐腐蚀性的保护膜层。目前，在镁合金压铸领域中主要采用的是湿法表面处理方法，也就是，使用处理溶液进行的表面处理方法。现有的表面处理技术不尽相同，我们根据成膜条件，将镁合金压铸件的表面处理技术归纳为化学成膜和阳极氧化成膜二大类，下面分别予以介绍。 表1 铬化处理规范

紧固件表面处理标准新技术要求

ISO 、AST 嘛固件表面处理标准新技术要求 所有的碳钢紧固件中约有 90 %的表面需经过镀或涂履处理，或者带有某些其它添加的 表面（密封剂、面涂和润滑），主要是为了提高表面抗腐蚀能力、外观装饰、耐磨性或控 制扭矩轴力K 因子等要求。 一、紧固件表面处理新标准 1.2紧固件达克罗处理标准 ISO 10683:2014 版《紧固件 非电解锌片涂层》新标准，修订了 （GB/T5267.2-2002《紧固件非电解锌片涂层》）标准明确指出对紧固件非电解锌片涂层 （达克罗）的相关产业或流通领域化学品供应商、涂履加工者、紧固件制造商，分销商和 ______________ 最终用户必须在合同中注明锌片涂层有与否 （带六价铬 Cr+6或无铬Cr+3 ）。标准覆盖了所- 有类型紧固件，即ISO 公制螺纹紧固件与非ISO 公制螺纹紧固件（美制英寸60°螺纹UNC/UNF 等）和非螺纹紧固件（包括垫圈，销，夹等），为提高防腐蚀和装配功能或减少螺纹咬死, 件的装配扭矩轴力关系等提出更加严谨的规范要求。 随着金属表面处理的环保、节能及产品品质的提升，不冋的涂层上需带有或附加密封 剂、面涂和集成或附加润滑的表面涂履处理的新技术和新工艺在不断涌现和攀升，表面涂 履的技术规范和质量要求在不断在提升和完善，表面处理标准也在不断地将表面处理的新 工艺、新技术和新规范充实到标准中去，这对紧固件企业交货产品的表面处理质量也提出 更咼要求。 因此，我国紧固件生产企业要尽快去收集和理解紧固件表面处理新标准，加强紧固件 表面处理新工艺和新技术的研发进度，提高紧固件表面处理质量，以适应市场和用户的新 需求。 从2011年后ISO/TC2/ SC14国际紧固件（表面涂层）分技术委员会和 ASTM F16.03美 国紧固件涂层分技术委员等国家的标准化组织，对紧固件电镀、非电解锌片涂层（达克罗） 和热浸镀锌三个主要的表面处理标准也加快了修订进度， 2014年和2015年ISO 和ASTM 都相继推出了紧固件的涂层新标准。 1.1紧固件电镀标准 ISO/TC2/SC14国际紧固件涂层分技术委员推出 ISO/PWI 4042-2017《紧固件 电镀层》 标准，彻底修改现行 ISO 4042-1999版标准（GB/T5267.1-2002《紧固件 电镀层》）；该 标准修订考虑到相关国家和地区环保法规要求，六价铬 Cr+6和无铬Cr+3钝化的技术发展， 增添涂层密封剂、面漆和附加润滑新技术条款，以满足涂层紧固件防腐蚀、外观装饰及装 配功能要求，及最大限度地减少氢脆危险及相关去氢技术措施。 2015年美国推出ASTMF1941/F1941M -2015《英制和米制机械紧固件一一电镀层规范》 标准。该规范涵盖了美制“ UNC/UNF 统一英制螺纹和米制“ M 螺纹的机械紧固件电镀涂 层，建立的涂层系统与 ISO 国际标准同步。紧固件涂层螺纹应符合 ASME B1.1美制和IsO 965-1、ISO 965-2和ISO965-3公制螺纹标准，涂层厚度值是基于外螺纹公差和偏差值，涂 后螺纹不应 超过螺纹基本中径，而影响螺纹的互换性。 对于表面硬化和硬度大于 39HRC 高强度紧固件，按水溶液沉积金属电镀的工艺过程， 有因氢脆而导致失效的风险，尽管这个风险可以通过选择合适的材料、适当的表面处理工 艺方法以及后期烘烤等来进行控制，但氢脆的风险是不能完全排除。因此，本标准不推荐 12.9级（》39HRC 的紧固件采用电镀处理。申明本标准发布即替代 ASTMB633《铁和钢电 解沉积镀锌》标准在紧固件电镀表面处理中的应用。 近几年在紧固件的贸易接单中，客户对紧固件表面涂覆质量、无铬钝化、抗腐蚀能力 和装饰 色泽也提出更高的要求，及减少氢脆危险的技术措施，尤其是对有涂履高强度紧固 ISO 10683:2000 标准

镁铝合金表面处理简介

镁铝合金表面处理简介 Introduce the Surface Processing of the Alloy of Magnesium and Aluminum ?镁铝合金材质特性 ?Characteristic of the alloy of MG and AL 镁是一种非常活泼之元素，相对的其材质本身亦非常易生锈蚀，因此必须仰赖表面处理来保护其本身之材质。 MG is an active element ,it is more rustied than others. So it must depend on surface processing to protect it. ?金属材质表面处理项目 ?Item of mental surface processing 1.铬系皮膜处理与涂装 Phosphating filming and coating of chromium series 2.非铬系皮膜处理与涂装 Phosphating filming and coating of not chromium series 3.电镀镍处理 Electroplated nickel processing 4.电镀铬处理 Electroplated chromium processing 5.电镀18K金处理 Electroplated 18K gold processing 6.阳极处理与染色 Plating and dyeing

镁铝合金表面处理项目之说明与检验方式 Instruction the Surface Processing of the Alloy of Magnesium and Aluminum and check mode 1.铬系皮膜处理Phosphating filming of chromium series a.说明instruction： （1）铬系皮膜处理是目前最为普遍处理之方式亦为最安定、最成熟之处理方式，惟其原料特性具毒性，因此在未来几年内会禁止使用。其流程请参考图表。 Phosphating filming of chromium series is the most universal process manner, also is the most stable and mature. Only does it’s materials have poison , it will be forbid to use. It’s process flow refer to the diagram. （2）注意事项：＜注＞若需要表面涂装时，请务必注意其涂装制程是否有破坏到其表面之皮膜层，因其表面皮膜层最重要的是防止锈蚀，而其最重要的是当作镁合金与涂料之介质使密着性会更好，因此涂装时不能有破坏皮膜之现象发生。 Remarks: If the surface need coating , please be sure to notice if the coating process damage the surface film. Because the surface film the most important is prevent to rusting b.检验方式check manner： （1）电阻值：皮膜表面其电阻值＜0.3Ω，以三用电表检测之。 Resistance value: when resistance value to film surface < 0.3Ω, examined by three-purpose galvanometer. （2）涂装密着性：指皮膜处理后，再涂装、以有格刮刀分割为100格并以3M610胶带测试98%以上，不能有剥落现象。 Coating adhesion: it will not peel off coating again then cut 100 cross with a scraper and check 98% products with 3M610 adhesive tape after phosphating filming. （3）耐蚀性：以盐雾测试机检测皮膜层与涂装层，最基本皮膜层必须超过24小时98%无腐蚀现象，而涂装层则必须超过96小时以上98%无腐蚀现象，才视之为合格。 Corrosion resistance: 2.非铬系皮膜处理与涂装Phosphating filming and coating of not chromium series 其特性与铬系是类似的，除了具有非毒性外其检验方式与处理方式皆与铬系相同，因此请参考铬即可。 The characteristic is similar with chromium series’ ; besides it is poisonous the man ner of inspection and phosphating filming is the same with chromium series’ . so please ref er to chromium . a.说明instruction：

镁合金表面处理国内外研究应用现状

表面工程技术 镁合金表面处理国内外研究应用现状Magnesium alloy surface treatment of domestic and foreignresearch and application status 学院名称：材料科学与工程学院 专业班级：复合材料1101 学生姓名：曹成成 学号： 3110706055 指导教师：张松立

2014 年 6 月 摘要：介绍了国内外镁合金表面处理的最新研究进展，其中包括 化学转化、自组装单分子膜、阳极氧化、电镀与化学镀、液相沉积 与溶胶凝胶涂层、气相沉积、喷涂、激光熔覆合金技术等，并对镁 合金表面处理的发展趋势作了展望。 关键词：镁合金表面处理涂层 引言 镁是金属结构材料中最轻的一种# 纯镁的力学性能很差。但镁合金 因体积质量小、比强度高、加工性能好、电磁屏蔽性好、具有良好 的减振及导电、导热性能而备受关注。镁合金从早期被用于航天航 空工业到目前在汽车材料、光学仪器、电子电信、军工工业等方 面的应用有了很大发展。但是镁的化学稳定性低、电极电位很负、 镁合金的耐磨性、硬度及耐高温性能也较差。在某种程度上又制约 了镁合金材料的广泛应用，因此，如何提高镁合金的强度、硬度、耐磨、耐热及耐腐蚀等综合性能，进行适当的表面强化，已成为当 今材料发展的重要课题。 镁合金是最轻的金属结构材料之一，密度仅为1.3g/cm3 ~ 1.9 g/cm3，约为Al 的2/3，Fe 的1/4。镁合金具有比强度高，比刚度高，减震性、导电性、导热性好、电磁屏蔽性和尺寸稳定性好，易回收 等优点。以质轻和综合性能优良而被称为21 世纪最有发展潜力的绿 色材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子通讯等各个领域。 但是镁合金的化学和电化学活性较高，严重制约了镁合金的应用， 采用适当的表面处理能够提高镁合金的耐蚀性。 一、微弧氧化处理 微弧氧化技术又称微等离子体氧化或阳极火花沉积, 实质上是 一种高压的阳极氧化, 是一种新型的金属表面处理技术。该工艺是 在适当的脉冲电参数和电解液条件下, 使阳极表面产生微区等离子 弧光放电现象, 阳极上原有的氧化物瞬间熔化, 同时又受电解液冷 却作用, 进而在金属表面原位生长出陶瓷质氧化膜的过程。与普通 阳极氧化膜相比, 这种膜的空隙率大大降低, 从而使耐蚀性和耐磨 性有了较大提高。目前, 微弧氧化技术主要应用于Al、Mg、Ti 等有 色金属或其合金的表面处理中。镁合金微弧氧化技术所形成的氧化

镁铝合金表面处理工艺大全

镁铝合金表面处理工艺 大全 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#

铝表面处理工艺一、选材 铝合金6061：镁铝6061-T651是6系合金的主要合金，是经热处理预拉伸工艺的高品质铝合金产品；镁铝6061具有加工性能极佳、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。主要用途:广泛应用于要求有一定强度和抗蚀性高的各种工业结构件，如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、铁道车辆。 6061典型用途：代表用途包括航天固定装置、电器固定装置、通讯领域，也广泛应用于自动化机械零件、精密加工、模具制造、电子及精密仪器、SMT、PC板焊锡载具等等。 电镀是在表面添加一层金属保护层。阳极氧化是把表面一层人为按要求用电化学进行氧化，用这层氧化层作保护层。铝不好电镀，但氧化铝很硬（可作磨料），化学性能又特好（不会再氧化，不受酸腐蚀），比一般金属还好，还可以染成各种颜色。所以铝件一般用阳极氧化。 二、工艺类型、效果图、厂家调研 氧化工艺 喷砂可以使丝印时，印料和承印物的结合更加牢固。均匀适当的喷砂处理，基本上可以克服铝材表面常见的缺陷。详见附录 、喷涂工艺 1、表面处理工艺：机壳漆

机壳漆金属感极好，耐醇性佳，可复涂PU或UV光油。玩具油漆重金属含量符合国际安全标准。包括CPSC含铅量标准、美国测试标准ASTMF 963、欧洲标准 EN71、EN1122。 2、表面处理工艺：变色龙 随不同角度而变化出不同颜色。是一种多角度幻变特殊涂料，使你的商品价值提高，创造出无懈可击的超卓外观效果。 3、表面处理工艺：电镀银涂料 电镀银漆是一款无毒仿电镀效果油漆，适用ABS、PC、金属工件，具有极佳的仿电镀效果和优异的耐醇性。 4、表面处理工艺：橡胶漆 适用范围：ABS、PC、PS、PP、PA以及五金工件。 产品特点：本产品为单组份油漆，质感如同软性橡胶，富有弹性，手感柔和，具有防污、防溶剂等功能。这种油漆干燥后可得涂丝印。重金属含量符合国际安全标准。包括CPSC含铅量标准、美国测试标准ASTMF 963、欧洲标准EN71、EN1122。5、表面处理工艺：导电漆 适用于各种 PS 及 ABS 塑料制品；导电导磁、对外界电磁波、磁力线都能起到屏蔽作用；在电气功能上达到以塑料代替金属的目的。电阻值可根据客人要求调试。重金属含量符合国际安全标准，包括 CPSC 含铅量标准、美国测试标准 ASTMF-963 、欧洲标准 EN71 、EN1122。 6、表面处理工艺：UV油

材料表面处理技术

材料表面处理技术 摘要：介绍了表面处理技术的内容，现代材料表面处理技术与传统表面处理技术的区别，重点介绍了表面处理技术在模具上的应用和发展，最后针对材料表面处理技术研究和应用所存在的问题，提出了自己的看法。 关键词：表面处理技术区别模具问题。 一、表面处理技术的内容 材料表面处理技术与工程,是80年代以来世界十大关键之一的新兴技术,现已迅速发展成跨学科的、综合性强的新兴的先进工程技术,涉及到材料、物理、化学、真空技术及微电子学等许多学科,应用领域非常广。 表面处理技术包括：表面覆盖技术、表面改性技术和复合表面处理技术。1)表面覆盖技术 这项技术的种类很多,目前主要有下列24类:1电镀；2电刷镀；3化学镀；4涂装；5粘结；6堆焊；7熔结；8热喷涂；9塑料粉末涂敷；10电火花涂敷；11热浸镀；12搪瓷涂敷；13陶瓷涂敷；14真空蒸镀；5溅射镀；16离子镀；17普通化学气相沉积；18等离子体化学气相沉积；19金属有机物气相沉积；20分子束外延；21离子束合成薄膜技术；22化学转化膜；23热烫印；24暂时性覆盖处理。上述每类表面覆盖技术又可分为许多种技术。例如电镀按镀层可分为单金属电镀和合金电镀。单金属镀层有锌、镉、铜、镍等数10种,合金镀层有锌铜、镍铁、锌-镍-铁等100多种。按电镀方式,可分为挂镀、吊镀、滚镀和刷镀等。某些分类有重叠情况,例如塑料粉末涂敷可归入涂装一类,但由于其特殊性,故单独列为一类。又如陶瓷涂敷,其中不少内容可归入热喷涂一类,但考虑其完整性,也单独列为一类。有些技术,尤其是一些新技术,根据其特点和发展情况,在需要时可单独列为一类。例如片状锌基铬盐防护涂层(又称达克罗等),是由细小片状锌、片状铝、铬酸盐、水和有机溶剂构成涂料,经涂敷和300℃左右加热保温除去水和有机溶剂后形成涂层,因具有涂层薄、防蚀性能优良、无氢脆、耐热性好、附着性高以及无环境污染等优点,所以发展迅速,可考虑从涂装中单独列出。 2)表面改性技术 目前大致可分为以下几类:喷丸强化；表面热处理；化学热处理；等离子扩渗处理；激光表面处理；电子束表面处理；高密度太阳能表面处理；离子注入表面改性。 实际上“表面改性”是一个具有较为广泛涵义的技术名词,它可泛指“经过特殊表面处理以得到某种特殊性能的技术”。因此,有许多表面覆盖技术也可看作表面改性技术。为了使这些覆盖技术归类完整起见,我们说的表面改性技术是指“表面覆盖”以外的,通过用机械、物理、化学等方法,改变材料表面的形貌、化学成分、相组成、微观结构、缺陷状态或应力状态,来获得某种特殊性能的表面处理技术。 3)复合表面处理技术 表面技术种类繁杂,今后还会有一系列新技术涌现出来。表面技术的另一个重要趋向是综合运用两种或更多种表面技术的复合表面处理将获得迅速发展。随着材料使用要求的不断提高,单一的表面技术因有一定的局限性而往往不能满足需要。目前已开发的一些复合表面处理如等离子喷涂与激光辐照复合、热喷涂与

镁合金的表面处理

镁合金的表面处理 镁合金的表面处理 刘祖明黎前虎 摘要：综述了镁合金的腐蚀机理及腐蚀防护研究的现状、进展与问题。重点介绍了压铸镁合金制品的表面特性、表面处理原理、工艺、应用实例及未来发展方向。关键词：镁合金腐蚀与防护表面处理 0 前言 以质轻和可回收为应用特点的镁合金，日益成为现代工业产品的理想材料，特别是汽车零部件的大量应用，电讯产品向轻、薄、短、小方向发展的需求，使得这种新兴材料的发展呈现极为乐观的前景。 随着现代科技的发展，曾经困扰镁合金产业的相关技术问题如压铸问题、回收问题已经相继得到解决，镁合金产品后段工序——表面处理技术亦取得重大进展，这使得镁合金的应用范围不断扩大，使用量也迅速增大，镁产业正以几何级数高速增长。

适当的表面处理能使产品具有保护性和装饰性，并可赋予某些特殊功能。对于活泼的镁来说，通过表面技术获得较高的装饰性和功能性肯定重要，而提高其防腐蚀性能则是现阶段最最重要的一面。 １镁合金的腐蚀与防护 1.1 镁的性质 镁元素符号Mg，原子序数为12，电子结构为2-8-2，标准电极电位很负（-2.36V），较易失电子而发生氧化反应，从而导致镁及镁合金的耐腐蚀性很差，在腐蚀性介质中很容易发生严重的腐蚀。镁合金自然形成的氧化膜疏松多孔，以MgO、Mg2+为主要成份的膜的致密度系数为0.8左右（<1），对基体的保护能力较差，不适用于大多数的腐蚀性环境。 1.2 镁合金的腐蚀方式 镁合金的腐蚀方式通常有两种情况：一是在一般环境中的腐蚀，称“一般腐蚀”或“环境腐蚀”，也称“化学腐蚀”，二是在原电池环境下产生的“电化学腐蚀”。暴露在干燥的空气中时镁合金表面会形成一层很薄的膜，这层膜在没水接触的情况下很稳定，此时就不会发生腐蚀现象。但在实际操作环境中可能会与水或水气接触，这时就会导致膜（表面）的颜色变深（从浅灰到深灰）。如果进一步暴露在液态水和空气中，就会继续跟空气中的CO2与H2O反应生成碳酸盐，使这层膜变厚。一般情况下这层膜足够稳定，具有一定的保护性，此时不需要作任何

薄膜表面处理技术前沿

Surface Treatment (Contributed by The ChemQuest Group) Introduction For effective bonding, the adhesive must completely wet the surface of each substrate being joined together. In addition, strong attractive interactions must form between the adhesive and the substrates. To satisfy these conditions, the surface of the substrate must be clean, reasonably smooth, and chemically receptive to the chosen adhesive. Surface treatment is the process whereby the adherend surface is cleaned and/or chemically treated to promote better adhesion. To a large extent the surface treatment determines how well and for how long a bond will hold, Figure 1. If the chosen adhesive can withstand the service conditions to which the bond will be subjected, then the life and service expectancy of that bond will be directly proportional to the degree of surface treatment Figure 1. The effect of surface treatment on overlap shear strength (epoxy adhesive). Since surface treatment adds another step (and additional expense) to the bonding process there is a tendency to reduce or even eliminate it all together. However, in general, the level of surface treatment used should be the minimum amount that gives a reproducible bonded part having the desired level of performance. Surface treatment promotes adhesion by making it possible for the adhesive to wet the actual surface of the substrate, rather than its apparent surface. In many cases, what appears to be the surface is, in reality, a layer of grease, dirt, oil, or some other contaminant, Figure 2. The method used to prepare such surfaces for adequate wetting will depend on the type of contaminant and the nature of the adherend.