镁的表面阳极氧化.doc

,也是比强度最高的金属材料。作为轻质合金,镁基合金广泛地应用在一些对重量特别敏感地手提工具、体育器材、交通工具中。镁在空气中表面会生成一层疏松多孔的氧化膜(MgO/Mg=),并且镁的标准平衡电位仅为-,因此镁及其合金耐蚀性较差,呈现出高的化学、电化学活性。随着镁及其合金材料应用领域的不断拓展,其伺服环境条件变得愈来愈苛刻。如航空航天工艺要求材料耐高温,并且对镁件耐蚀性提出更高的要求;汽车行业为了减轻自重而节约能源,对发动机的镁合金化十分关注,这就对镁氧化膜硬度和耐磨性能提出更高要求。传统的镁表面处理技术已经很大程度上不能满足这些要求,因此,改进传统镁表面处理方法,探索和发展新的表面处理技术成为目前镁表面处理领域的主流和热点。。尽管包括AI、Mg、Ti、Ta、v和zf等在内的许多金属及其合金都能进行阳极氧化处理生成保护膜,但以商业规模利用阳极氧化技术的只有A1、Mg及其合金ll”。Mg阳极氧化膜具有与金属基体结合力强、电绝缘性好、光学性能优良、耐热冲击、耐磨损、耐腐蚀等优点,与油漆、搪瓷以及其它化学转化膜如铬酸盐转化膜、磷酸盐转化膜等相比更经久耐用。同时,由于具有多孔结构,阳极氧化膜还能够按照要求进行污染小、成本低的着色/封孔处理。当使用寿命结束时,该膜层易被除去,从而有利于基体金属的重复利用。因此阳极氧化技术可用于Mg的防护和装饰目的,并可为进一步涂覆的有机膜层如油漆、涂料等提供优良基底,同时也能满足太空飞船、卫星等用Mg合金对光学性能等的要求。此外,利用***化物阳极氧化技术还可以有效去除Mg合金表面的砂子和重金属污染物,确保表面没有阴极性杂质。工艺现状第二次世界大战期间,由于飞机工业广泛采用镁轻质金属,镁的化学转化涂层和阳极氧化工艺成为许多研究的主题。为解决镁的耐腐蚀问题(尤其是海水环境下),促进了镁阳极氧化技术的研究。pany公布了一种Dowl7的工艺配方,该工艺至今仍然被广泛采用。另一种具有竞争性的、称为HAE的工艺也被广泛采用。有关Mg阳极氧化成膜机理的提法很多。AlexjZozulin和Kozak等人认为,机理铝在阳极氧化时形成的薄层阻挡层是规则的六角形孔洞组成的多孔结构。这些孔洞能使膜的生成持续到相当的厚度,当进行硬质阳极氧化时,有时大于200pm。过渡族金属离子或者有机染料可以被嵌入这些孔洞随后被密封,很容易获得范围广泛的颜色。铝阳极氧化膜还可以通过产生光学干涉效果被着色。这需要仔细控制膜厚和折射系数。这种膜层在生成耐晒色方面极其有效,而有机染料易于受紫外线的影响。在铝的硫酸阳极氧化过程中形成的多孔结构是形成的A1203层在电解液中部分溶解的结果,。Mg阳极氧化成膜机理较Al的复杂,因为前者主要发生在碱性电解质溶液中,涉及相当高的电压电流操作和固有的火花放电现象。火花放电现象发生时,由于阳极表面局部高温(高达1500℃),产生的可促进化学、电化学反应的激发态物质很多,涉及很多物理的(如熔融、沉积)和化学的(如电化学、热化学、等离子体化学等)过程。同时,由于基体可能以M92(而不以Mg)溶解以及溶液中的电解质可能进入膜层,因此使得Mg阳极氧化过程变得