镁合金微弧氧化技术研究现状

镁合金微弧氧化技术的研究现状 冰，，，沈阳理工大学环境与化学辽宁沈阳，，，ｇｇ：微弧氧化技术是一种针对铝钛镁等阀金属及其合金进行表面陶瓷化的新技术。介绍了微弧氧化技术的原理电解液体系及存在的问题并对将来的发展趋势做了展望。：镁合金；微弧氧化；耐蚀性：ｆｌｅｍｇｍｓｆｃｎｙｄｅｅｄｓｏｃ ｍ号 文献标志码 文章０前镁合金是目前工业上最轻的金属结构材料。与其他普通的金属结构材料和工程塑料相比镁合金具有密度小比强度和比刚度高机械加工性能优良可回收利用及对环境的污染小等优点。镁合金已经成为一种十分理想的现代工业材料被广泛用于航空航天军事核能汽车制造及电子通讯等领域。镁合金与氧的亲合力大容易在大气环境中发生腐蚀。适当的表面处理可以提高镁合金的耐蚀性。镁及镁合金表面改性常采用化学转化膜、热喷涂离子注入气相沉积电镀激光表面处理、阳极氧化微弧氧化等方法。 镁合金微弧氧化的原理微弧氧化又称微等离子体氧化或阳极火花沉积是一种将铝钛镁等有色金属或其合金置于特殊的电解液中通过微等离子体放电直接在金属或合金表面原位生长陶瓷膜的新技术［１０１１］。它是在阳极氧化的基础上建立起来的一种新方法。一般认为微弧氧化过程经过四个阶段［１２１７］阳极氧化阶段将样品置于一定的电解液中通电后样品表面和阴极表面出现无数细小均匀的白色气泡而且随

电压升高气泡逐渐变大变密生成速率也不断加快。在达到击穿电压之前这种现象一直存在这一阶段就是阳极氧化阶段。火花放电阶当施加到样品的电压达到击穿电压时样品表面开始出现无数细小亮度较低的火花点。这些火花点密度不高无爆鸣声。在该阶段样品表面开始形成陶瓷层但陶瓷层的生长速率很小硬度和致密度较低所以应尽量减少这一阶段的时间。微弧氧化阶进入火花放电阶段后随着电压继续升高火花逐渐变大变亮密度增加。随后样品表面开始均匀地出现放电弧斑。弧斑较大密度较高随电流密度的增加而变亮并伴有爆鸣声此时即进入微弧氧化阶段。熄弧阶微弧氧化阶段末期电压达到最大值陶瓷层的生长将出现两种趋势。一种是样品表面的弧点越来越疏并最终表面量的细碎火花这些火花最终爆鸣声停止。另一种是表面量的细碎火花这些火花最终会完全同时其他一个或几个部位突然出现较大的弧斑。这些较大的弧斑光亮刺眼可以长时间保持不动并且产生大量气体爆鸣声增加。年３ 电镀与环 第３５卷第２期总第２０２期 微弧氧化电解液体系电解液的组成对微弧氧化陶瓷层有着重要的影响。在不同的电解液中微弧氧化陶瓷层的生长速率结构成分和元素分布皆有不同［１８］。目前微弧氧化电解液分为酸性体系和碱性体系。酸性电解液为浓硫酸或磷酸和其他盐溶液不仅污染环境而且对样品有一定的腐蚀作用所以现在已很少使用。弱碱性电解液成了近几年的主要研究对象。按照主成膜元素的不同弱碱性电解液主要包括磷酸盐体系硅酸盐体系铝酸盐体系及复合电解液体系［１９］。２．１磷酸盐体系在磷酸盐体系电解液中的陶瓷膜表面多孔截面组织均匀致密没有明显的分层结构膜层与基体结合良好耐蚀性较好［２０２２］。虽然磷元素能够促进微弧氧化膜增长提高致密性增强结合力和提高耐蚀性［２３］，但磷酸盐对和环境有不同程度的危害使其实际应用受到了限制。２．２硅酸盐体系硅酸盐是最适合微弧氧化的电解质成分之一，可在较宽的电解液温度及氧化电流范围内促进合金表面钝化形能较佳的含硅氧化膜。从微观组织结构看硅酸盐体系得到的氧化膜由三层组成最外层是疏松层中间层是致密层内层是过渡层。其中致密层对提高耐蚀性起主要作用。２．３铝酸盐体系铝酸盐也是适合微弧氧化的电解质成分它可以降低电解液的腐蚀作用促进陶瓷涂层的生长特别适用于镁合金微弧氧化膜的。铝酸盐体系对环境没有任何危害所形成的膜层由两层组成外层为疏松多孔层内层为致密层。铝酸盐体系的陶瓷膜表面非常光滑有良好的外观。相对于硅酸盐体系铝酸盐体系所得膜层的耐磨性更好。但在成膜速率耐蚀性方面铝酸盐体系稍差于硅酸盐体２．４复合电解液体系近年来在以上三种体系的基础上利用各体系的优点开发出一系列复合电解液体系包括硅酸盐铝酸盐硅酸盐磷酸盐铝酸盐磷酸盐铝酸盐钼酸盐等体系。３２体系与单一的铝酸盐或硅酸盐体系相比所得陶瓷膜的耐蚀性更好，且致密光滑。但是该电解液体系不稳定微弧氧化时间过长容易在电解液中产生絮状３

外观较好耐蚀性也较理想 微弧氧化技术的优点及存在的问题微弧氧化技术是在阳极氧化的基础上发展起来的工艺上有着突出的特点电解液呈弱碱性，对环境没有污染工艺简单对工件的预处理只要求表面去污去油不需要去除表面的自然氧化层，适用于大规模自动化产生微弧氧化可以一次完成也可以分几次完成而阳极氧化一旦中断就必须重新开始不需要真空或低温条件。但该技术目前仍存在一些问题。例如微弧氧化膜的形成过程相当复杂机制研究不足［９］；氧化电压较常规阳极氧化的高得多操作时要注意安全微弧氧化的电流效率较低电解液温度上升较快需冷４展微弧氧化陶瓷膜具备阳极氧化膜和陶瓷喷涂层两者的优点在航空航天机械纺织医疗电子和装饰等领域有着非常广阔的应用前景。随着研究工作的不断深入微弧氧化技术一定会体现出更大的技术价值和经济效益。参考文献［１］镁基轻质合金理论基础及其应用［Ｍ］．北京机械工业［２］轻金属材料加工手册编写组轻金属材料加工手册［Ｍ］．北京冶金工业ｄｍｙａｎｄａｎｄＡ，［４］崔作兴镁合金微弧氧化化学镀的研究［Ｊ］．稀有金属材料与工程［５］用于粘接的ＡＺ３１镁合金表面阳极氧化和微弧氧化工２００９．ｍｄｆｓｄ［７］刘志远镁合金表面处理的研究现状与展望电镀与涂饰［８］张密林董国君等镁合金表面化学转化膜的研究进展材料保护［９］镁合金微弧氧化工艺的研究进展电镀与环［１０］微弧氧化电源的研究现状新技术３沉淀［２６］。Ｏ３（ＮａＰＯ）体系较稳定氧化 工艺３［１１］来永春等铝合金微弧氧化陶瓷膜的形成过 ［２０］飞等镁合金微弧氧化电解液研究及耐蚀性程及其特征电镀与精饰． 分析表面技术．［１２］等铝合金表面微弧氧化技术材 ［２１］娥不同体系中镁合金微弧氧化膜层的耐料保护． 蚀性研究材料保护［１３］镁合金的微弧氧化及真空高能束流处理研究沈 ［２２］田军等磷酸盐氢氧化钾溶液中镁合金微弧阳沈阳工业大学 氧化膜层结构和性能研究电镀与涂饰［１４］石玉龙端等铝材表面的等离子体微弧氧化 术研究电镀与涂饰 ［２３］等不同含磷电解液在微弧氧化过［１５］石玉龙等离子体微弧氧化技术及其应用青岛 中的作用中国腐蚀与防护学报工学院学报 ［２４］两种电解液中镁合金等离子体电解氧化过程及膜［１６］微弧氧化技术的研究现状电镀与精饰， 特性研究［Ｄ］华技大学． ［２５］镁合金在不同微弧氧化体系中的组织与性能研究［Ｄ］．［１７］杨世彦韩明武等离子体微弧氧化技术及其发 ．材料 ［２６］等电解液对微弧氧化陶瓷膜结构与［１８］等微弧氧化技术在ＭｇＴｉ及合金中的应用腐蚀科学与防护技术

蚀性的影响材料科学与工艺等铝镁合金微弧氧化技术研究进 展材料科学与工艺［１９］宋雨来镁合金微弧氧化电解液体系及其添加剂的研究现状与展望材料保护

收稿日期· 镀重庆电子工程职业学院重庆ｎｎ：分别添加十二烷基硫酸钠十六烷基溴化铵和聚乙二醇２复合镀层。了表面活性剂的带电性质与添加量对２复合镀层的显微硬度及耐磨性的影响。结果表明添加十二烷基硫酸钠获得的２复合镀层的显微硬度相对较高且耐磨性较好。：显微硬度；耐磨性２复