镁合金的面处理.doc

镁合金汪铸件的外表处理清华大学机械丁程系 曾大本 张鹏摘要：按照外表成膜过程中有无外加电压作用，将现有镁合金压铸件的外表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类外表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类外表处理技术，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，阐述了上述各种技术的特点，总结了在各种外表处理过程中获得高质量膜层应该注意的关键问题，并明确了镁合金压铸件外表处理 技术今后的开展方向关键词：镁合金压铸件 外表处理 关键问题 开展方向ABSTRACT ： The existing surface treatment technology of magnesium alloy die casting were divided into two groups such as chemical coating and anode coating according to whether the voltage being exerted during coating。

The four types of surface treatment technology such as chromate treatment， phosphate treatment， zinc displacement treatment and chemical corrosion treatment in chemical coating and two types such as conventional anode coating and plasma microarc anode coating in anode coating were introduced together with the alternating current plasma microarc oxidization coating which was developed by the author recently The characteristics of these kinds of technology were discussed． The critical problems for good coat in the process of these kinds of surface treatment were summarized。

The development directiOn of surface treatment technology of magnesium alloy die casting was determinedKey Works：Magnesium Alloy Casting，surface Treatmcnt，CriticaI PrOblem Development Direction能源危机与环境污染问题的日益突出，使得符合“综合性能优良、可近终形加工、可回收〞材料开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详细要求进展适当的外表处理在镁合金压铸件的消费本钱中，外表处理这部分就占40％左右，因此外表处理对镁合金压铸件的消费和应用至关重要目前，镁合金压铸件的外表处 理研究不尽一样，不象铝合金外表处理那样成熟和标准，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外表处理技术进展简要的归纳，并分析其关键技术问题和开展方向。

一、镁合金压铸件的外表处理技术镁合金压铸件的外表一般需要依次进展预处理〔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外表处理指的是镀膜这道工艺，其主要作用是在压铸件外表形成与油漆、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外表处理方法也就是，使用处理溶液进展的外表处理方法现有的外表处理技术不尽一样，我们根据成膜条件，将镁合金压铸件的外表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1．化学成膜化学成膜技术主要是指镁合金压铸件通过在化学溶液中进展一定时间的接触、利用工件与化学处理液之间的化学反响在工 件外表形成保护膜层的一类外表处理技术主要包括铬化、磷化、锌置换和化学腐蚀等处理技术1〕铬化处理铬化处理就是工件在以铬酸或重铬酸盐等为主体的处理溶液中进展浸渍，使外表产生氧化镁、氧化铬或铬酸盐保护膜层的外表处理技术典型的处理标准如表l所示通常含铬离子处理液的成膜性较好，对工件的外表质量要求不高，对厚、薄工件均适用铬化处理膜层均匀，厚度通常为0．5～3μm可使工件的耐腐蚀性可以进步数十倍镁合金的铬化处理研究开展得较多，较为成熟。

但由于铬离于对人体和环境的副作用较大所以其应用已在逐渐减少2〕磷化处理磷化处理就是工件在以磷酸或磷酸盐为主体的溶液中进展浸渍或采用喷枪进展喷淋，使外表产生完好的磷酸盐保护膜层的外表处理技术典型的处理标准如表2所示磷化处理液的成膜性不如铬化处理液的好，对工件的外表质量要求较高，通常不太适宜于外表质量差的薄壁压铸件〔壁厚小于2mm〕的外表处理磷化处理膜层的厚度较大，作为油漆底层，可使漆膜的粘附力、耐潮湿性和耐蚀才能进步几十倍至几百倍镁合金磷化处理的研究较少，目前的应用非常有限3〕锌置换处理锌置换处理就是工件在以锌盐为主体的溶液中〔通常参加焦磷酸盐〕进展浸渍使外表进展锌置换，从而产生完好的保护膜层的外表处理技术典型的处理标准如表3所示锌置换膜层不但有良好的耐腐蚀性，而且可以明显进步金属的附着性能，进展锌置换处理后，可进展触击电镀铜、镀镍、镀铬等处理，所以锌置换处理主要用于镀金属前的压铸件的外表处理4〕化学腐蚀处理镁合金压铸件的化学腐蚀处理分二步进展，第一步采用铬酸、硝酸系溶液进展腐蚀；第二步在氢氟酸系溶液里进展处理，以除去第一步处理时生成的铬酸膜，同时在工件外表形成氟化镁膜层典型的处理液如表4所示。

由于化学腐蚀使工件外表凸凹不平，所以难于得到平滑光亮的膜层，但由于进步了膜层的附着性，所以经化学腐蚀过的外表，可以直接进展镀镍、镀铬等处理2．阳极氧化成膜阳极氧化成膜主要是指镁合金压铸件作为阳极、在外加电压的作用下、通过在一定温度的溶液中进展一段时间的处理、利用工件与处理液之间的电化学反响在工件外表形成保护氧化膜层的一类外表处理技术阴极通常为槽体或不锈钢板阳极氧化成膜主要包括常规阳极氧化和等离子体微弧阳极氧化处理技术1〕常规阳极氧化处理常规阳极氧化处理也就是工件在低电压作用下进展的阳极氧化处理技术典型的处理标准如表5所示通常经过常规阳极氧化处理后，工件外表形成较为致密的氧化膜层，该膜层主要由氧化镁与六方氢氧化镁构成，与基体结合良好与化学成膜处理相比，常规阳极氧化处理膜层的耐蚀性、耐磨性好、机械强度高，工件的尺寸精度几乎不发生影响，在某些使用情况下可省去涂装工艺，直接可作为最终处理，因此常规阳极氧化处理技术得到了较为广泛的应用2〕等离子体微弧阳极氧化处理将常规阳极氧化处理的电压升高到一定值，在阳极区将产生等离于体微弧放电微弧直径一般在几微米至几十微米之间，在工件外表的停留时间约为几十毫秒，相应的温度可高达几千度，可使周围的液体汽化。

形成高温高压区，在该区域内，在电场的作用下，可产生大量的电子和正负离子，因此可产生特殊的物理化学作用，使生成的氧化膜成为陶瓷质的有序构造〔主要由立方构造的氧化镁构成〕，这种特殊的镁合金压铸件外表处理技术就是等离于体微弧阳极氧化处理技术这是近年来刚刚探究出来的一种崭新的处理方法，典型的处理标准如表6所示因为微弧放电会使处理液的温度不断升高，所以为了保证处理液的温度恒定，进展外表处理时还需要采用循环冷却系统由于得到的陶瓷膜层为基体原位生长，因此完好、致密、与基体和油漆的附着性能好，具有优良的耐蚀性、耐磨性和电绝缘性目前采用等离子体微弧阳极氧化处理技术可根据详细要求，制备出装饰型、保护型、功能型等陶瓷外表，已应用于实际消费，进一步的研究正处在不断的探究中3〕交流等离子体微弧氧化处理技术 作者近半年来针对镁合金压铸件的外表处理进展了研究，开发出了交流等离子体微弧氧化处理技术及相应的处理溶液该技术采用工频交流电对镁合金压铸件进展等离于体微弧氧化处理，与前述的阳极氧化处理相比，该技术不需用直流电源、设备简单，工件的外表处理时间大大缩短，其处理效率较其它方法进步了20倍以上，在处理镁合金压铸外壳时，一般在几分钟处理时间之内就可到达外表处理的全部要求。

在实际消费中的初步应用已证明交流等离于体微弧氧化处理技术是一种非常实用、有前途的镁合金压铸外表处理技术目前，该技术在其它方面的应用正在研究中，相信不久将会获得可喜的成果二、外表处理的关键技术问题镁合金压铸件外表处理的目的，就是根据详细要求，采用适宜的技术，得到满足要求的高质量的膜层由于目前现有的各种外表处理技术还分别存在各自的问题，所以要到达此目的，应该对不同处理技术中的关键问题有所理解1.化学成膜中的关键技术由于化学成膜是完全依靠处理液与工件之间的化学反响来进展的，不象阳极氧化成膜那样有外加电压的作用，所以要形成高质量的膜层，除了要严格遵守各个环节的操作规程以外，应对压铸件外表成分的均匀性予以充分的重视只有成分均匀的外表才能形成均匀的处理膜层，所以应确保镁合金液的成分均匀、压铸件的成分均匀、压铸件外表充分的清洁，尤其是采用成膜性能较低的无铬处理液对薄壁〔小于2mm〕压铸件进展处理时，对影响压铸件外表成分均匀性的合金液成分设计、压射速度、型模条件等要进展严格控制，力保压铸件外表成分的均匀、稳定2.阳极氧化成膜中的关键技术由于阳极氧化成膜是在外加电压的作用下进展的，所以该技术对压铸件的外表质量要求不象化学成膜那样苛刻，对于某一外表质量〔有时甚至不进展预处理〕的压铸件。

总可以找到适宜的处理电压和处理时间来 得到高质量的膜层对于阳极氧化成膜，最关键的问题就是处理液的有效性问题对压铸件外表质量要求的降低，使脱模剂有时机进入处理液，假设脱模剂和处理液的选择不匹配，将导致处理液的迅速失效，另外，在等离子体微弧氧化成膜中，处理液的温度会 迅速升高，这种温升将导致某些处理液的失效，影响外表处理效果因此合理选择脱模剂和处理液、保持处理液温度的恒定是阳极氧化成膜的关键技术问题三、今后的开展方向目前的镁合金压铸件外表处理技术各有千秋，化学成膜设备简单、操作污染小与涂装处理相结合极有优势；阳极氧化成膜包括交流等离子体微弧氧化处理技术在内，可根据详细要务实现多种不同的处理目的但这些技术还存在各自的问题，今后有待逐步完善和开展 从进步外表处理质量、满足各类产品需求角度来讲，尽快开发短时，多功能而高质量成膜、可实现最终处理的新技术，将是今后的一个开展方向，等离子体微弧氧化成膜技术将会得到迅速的开展站在长期开展高度，从保护环境角度来讲，实现“绿色外表处理〞将是今后开。