提高镁锂合金耐腐蚀性能的研究现状.docx

    提高镁锂合金耐腐蚀性能的研究现状    付琴 姜炳春摘要：镁锂合金因其轻质性和良好的机械加工性能，被广泛应用于很多领域但由于其抗腐蚀能力较差，在航空航天、医疗器械等领域的应用受到限制本文在现有研究的基础上，主要综述了提高镁锂合金耐腐蚀性能的方法，并展望了镁锂合金未来的研发方向关键词：镁锂合金 耐腐蚀性能 化学转化膜 阳极氧化 气相沉积0. 前言镁锂合金的密度约为1.35～1.65 g/ cm3，是目前存在的最轻质的合金[1]，比玻璃橡胶等许多有机物及有机物还轻镁锂合金具有优良的阻尼性、机械加工性，极高的比强度和比刚度，在3C产品、医疗器械、航空航天等领域得到普及虽然镁锂合金性能优良，但是加入Li元素后，合金中形成第二相，导致镁锂合金的耐腐蚀性能随着Li元素的增加而降低提高镁锂合金的耐腐蚀性能，是使其得到普遍应用的前提本文对近年来提高镁锂合金耐腐蚀性能的研究做了评述，并展望其发展趋势1. 化学转化膜技术化学转化膜技术是指金属与溶液中的离子发生反应后，在基体表面生成的与基体结合良好的化学隔离层[2]传统的铬酸盐转化膜技术中，涉及到的六价铬具有毒性[3]，故现在的化学转化膜主要采用无铬工艺。

现阶段在镁锂合金表面制备的无铬化学转化膜主要有：锡酸盐轉化膜、磷酸盐转化膜、植酸转化膜、稀土转化膜等[4]1.1 锡酸盐转化膜张春红[5]等在镁锂合金表面形成了锡酸盐转化膜并研究其耐腐蚀性能研究结果表明：该膜的主要成分是MgSnO3，膜层表面由球形的均匀颗粒组成;成膜时间为45min时，获得的转化膜最为致密，耐腐蚀性最佳张华[6]等在镁锂合金表面采用含有锡酸钠（ Na2[ Sn（ OH）6]）和磷酸二氢钾（ KH2 PO4）的转化液，获得锡酸盐转化膜，获得的膜层均匀、连续，主要由 MgSnO3、 Mg3（ PO4）及 SnO构成，该膜层的抗腐蚀能力明显优于基体1.2 磷酸盐转化膜江溪[7]等在镁锂合金表面形成磷酸盐转化膜并研究其耐腐蚀性能研究结果表明：室温条件下，9 min时获得的膜层最好，该膜层使镁锂合金的腐蚀电位正移，腐蚀电流降低，析氢速率液大大降低，较大程度地提高了镁锂合金的耐腐蚀能力1.3 植酸转化膜植酸（又称肌醇六磷酸酯），是从粮食中提取出来的一种天然无毒的有机磷酸化合物植酸与金属络合时，能够形成稳定性极强的络合物，故现在很多研究用植酸代替有毒的铬酸盐来制备化学转化膜高丽丽[8]等采用植酸作为化学转化处理液对镁锂合金表面进行处理，获得的膜层均匀细致且膜上覆盖白色不规则的花絮状颗粒。

试验结果表明，与铬酸转化膜比较，植酸转化膜的腐蚀电位正向移动，析氢速率大大降低，说明植酸转化能有效提高镁锂合金的抗腐蚀能力王丽萍[9]等先在镁锂合金表面利用微弧氧化技术制备出陶瓷膜，然后通过在基本电解液中添加植酸的方法，将植酸引入陶瓷膜中并对膜层的性能进行研究试验结果表明：陶瓷膜的厚度随着植酸浓度的增加而增加，陶瓷膜的表面质量逐渐改善当植酸的质量浓度为4g/L时，所制备出来的陶瓷膜具有最佳的耐腐蚀性能1.4 稀土转化膜稀土盐，尤其是铈和镧盐是有效的腐蚀抑制剂，对钢铁、不锈钢、铝及其合金等表现出优良的防护效果[10]杨黎晖[11]等在镁锂合金表面制备稀土镧转化膜，使用的处理液以La（NO3）3为主要成分，并确定了最佳成膜工艺实验结果表明，成膜后，腐蚀电势大约升高280 mV，腐蚀电流相对于合金基体降低了两个数量级，极大地提高了镁锂合金的耐腐蚀性能2. 阳极氧化阳极氧化属于电化学氧化，指金属在外加电流的作用下，在阳极形成氧化膜的过程早在20世纪90年代，印度科学家在含有K2Cr2O7和（NH4）SO4的电解液中，制备出黑色的阳极氧化膜董国军[12]等采用阳极氧化技术在Mg -Li -Al -Y -Ce 合金表面获得了均匀致密的白色阳极氧化膜。

研究结果表明：该阳极氧化膜的最佳成膜工艺为 ：50 g/ L NaOH，40 g/ L Na2 SiO3·9 H2 O，20 g/ L Na2 B4 O7·10 H2 O，40 g/ L C6 H5 Na3 O7·2 H2 O，电流密度10 mA/ cm2，氧化时间20 min在该工艺条件下，合金基体的耐腐蚀性能得到了明显提高 常立民[13]等以氨基乙酸为添加剂，在镁锂合金表面制备氧化膜并研究其性能，研究结果表明：氧化膜主要由氧化镁（MgO）、氢氧化镁（Mg（OH）2）和氢氧化锂（LiOH）构成;质量浓度为6g/L的氨基乙酸，制备出氧化膜抗腐蚀能力最强3. 气相沉积气相沉积技术是物质从气态向固态转变的过程中，在基体表面形成涂层的过程气相沉积技术的优点是沉积速率高、沉积温度低，非常适合在镁及镁合金表面制备涂层曹得莉[14]等使用磁控溅射法在 Mg- Li合金表面沉积 Ti/ TiN复合薄膜，获得的薄膜厚度约为1.6 um，复合薄膜的腐蚀电位与镁锂合金基体相比正向移动62 mV，腐蚀电流下降一个数量级，析氢速率也大幅降低，说明复合薄膜提高了基体的抗腐蚀性能4. 其他表面处理技术4.1 冷喷涂技术陈金雄[15]等采用冷喷涂技术在AZ31镁合金表面制备纯Al涂层和Al-50 Al2O3复合涂层并研究其性能。

结果表明： Al-50 Al2 O3复合涂层组织更致密，孔隙率更低，自腐蚀电流密度与基体相比，降低了3个数量级，大幅提高了基体的抗腐蚀能力4.2 激光熔覆技术吴文妮[16]采用激光熔覆技术，在AZ31镁合金基体上制备出316L涂层以及SiC-316L复合涂层并研究其性能研究结果表明：熔覆层与基体之间结合良好，涂层的腐蚀速率约为AZ31镁合金基体的一半5. 未来研发展望虽然已有的研究已经在一定程度上提高了镁锂合金的抗腐蚀能力，但是这方面的研究还需要从以下两个方面进行优化和深入1）镁锂合金表面成膜技术，需要深入研究成膜机理和腐蚀机理，从电化学、动力学、能量迁移等方面进行深入2）所做的研究要考虑到成本，尽量地贴合实际应用Reference[1] 余清远. 新型超轻Mg-Li-Al-Gd合金制备及组织性能研究[M]. 2014[2] 张丽丽. AZ31镁合金双稀土转化膜的制备及其性能研究[M]. 2008[3] 常立民，王鹏，刘长江. 氨基乙酸对镁-锂合金阳极氧化膜的影响[J]. 电镀与环保， 2010，30（3）：26-29[4] 金和喜，王日初 等. 镁合金表面化学转化膜研究进展[J]. 中国有色金属学报. 2011（9）[5] 张春红，刘建强. 镁锂合金表面锡酸盐转化膜研究[J]. 电镀与涂饰. 2008，27（10）[6] 张华，王淑兰. Mg-10Li-1Zn合金锡酸盐转化膜的制备及其耐蚀性能研究[J]. 轻合金加工技术. 2007，35（12）[7] 江溪，张春红. 镁锂合金表面磷酸盐转化膜研究[J]. 哈尔滨工程大学学报. 2010，31（3）[8] 高丽丽，张春红. 镁锂合金无铬植酸化学转化膜研究[J]. 功能材料. 2008，39（7）.[9] 王丽萍，徐用军，姚忠平. 植酸对镁锂合金微弧氧化膜的影响[J]. 材料导报. 2012，26（z1）[10] 吴文妮. AZ31镁合金表面激光熔覆的研究[M]. 2014中国电气工程学报2019年3期中国电气工程学报的其它文章井下提升设备电气控制系统升级改造方案煤矿供电系统防越级跳闸技术应用园林工程中园林道路铺装的施工技术分析浅析电力系统高压试验过程及注意事项对机务设备设计的几点思考电气设备检查与维修方法探析  -全文完-。