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鎂合金的化學表面處理探討

文檔作者：汪子燁文檔來源：湖北師范大學化學化工學院		點擊數：	更新時間： 2025年04月06日
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百家爭鳴 Chenmical Intermediate 122
2016·06 當代化工研究
鎂合金的化學表面處理探討
汪子燁
(湖北師范大學化學化工學院 湖北 435002)
摘要：鎂合金主要以鎂元素為基礎,加入其它元素共同構成合金。密度相對較小,但是剛性較高,彈性較好,能夠承受更大的沖擊荷
載。廣泛的應用到航天、化工、運輸等領域。但是鎂合金的研究存在滯后性,主要是耐高溫和耐腐蝕性較差,在加工的過程中困難較大。
鎂會在表面生成較多的孔洞,氧化膜稀松,無法充分的發揮保護作用。受環境變化的影響較大,將會出現嚴重的化學腐蝕。因此要通過多
種方式增強鎂合金的化學表面處理效果,在一定程度上改善鎂合金的性能,更好地發揮保護作用。本文對鎂合金的化學表面處理進行相應
的分析。
關鍵詞：鎂合金;化學表面處理;氧化膜
中圖分類號：T 文獻標識碼：A
Discussion of Chemical Surface Treatment of Magnesium Alloy
Wang Ziye
(Chemistry and Chemical Engineering Institute of Hubei Normal University, Hubei, 435002)
Abstract：Magnesium alloy is made mainly on the basis of magnesium and mix with other elements. Its has relatively low density , but high r
igidity, and good elasticity,so it can burden greater impact loading and is widely used in the field of aerospace, chemical industry, transportation, etc.
But the research of magnesium alloy has hysteresis quality, and the mainly characteristics are the poor properties of high temperature resistance and
corrosion resistance, which is difficult in working course. Magnesium will generate more holes on its surface and the oxide film is loose, which can n
ot fully play a role of protection. Besides, it is strongly influenced by climate change and serious chemical corrosion will appear. So we have to enhanc
e the chemical surface treatment effect of magnesium alloy by different ways, improve the performance of magnesium alloy to a certain extent and giv
e full play to the protection functions.In this paper, it takes corresponding analysis of the chemical surface treatment of magnesium alloys.
Key words：magnesium alloy；chemical surface treatment；oxidation film
引言
鎂合金是由多種元素共同構成的合金，對于化學表面處
理要充分的利用成熟的工藝。電鍍、化學鍍、鍍鎳技術等都
是應用較為廣泛的化學表面處理技術。保證鎂的穩定性，增
強抵抗外界天氣變化的效果，是未來鎂合金化學表面處理發
展的主要趨勢。
一、鎂合金概述
鎂合金剛性較好，具有較強的穩定性，鎂資源相對豐
富，儲量較大，很容易回收。被廣泛的應用到其他行業中。
但是鎂在應用研究方面還存在滯后性，韌性較差，由于自身
的特點耐高溫和耐腐蝕相對較差，直接的造成了加工上的困
難。鎂不能夠在表面生成自愈鈍化膜，會出現多孔的氧化
膜，無法對鎂起到保護的作用。特別是在空氣潮濕的環境中
將會遭受嚴重的化學腐蝕，阻礙鎂進一步的應用。鎂應用
中存在的滯后性效果，主要是由于無法耐高溫，腐蝕性較高
等。根據鎂合金的特性對基體進行了不同程度的保護，特別
是在變化較大的空氣中提升其化學腐蝕性能力。通過合金化
的方式改善化學表面性能。鎂合金的化學表面處理受到人們
的關注，新時期既要保證化學處理的效果，同時也要關注環
保，使鎂合金化學表面處理能夠更加的完善。
二、電鍍和化學鍍技術
鎂合金的化學表面處理主要有電鍍和化學鍍技術兩種。
鎂合金化學活性較高，在酸性溶液中很容易被腐蝕。因此在
化學表面處理技術的選擇上與其他金屬有著明顯的差異。為
了能夠避免鎂合金過度腐蝕，需要在溶液中添加一定的F-，
主要原理是F-與電離生成的Mg2+形成MgF2沉淀，沉淀的
物質能夠更好地依附在鎂合金化學表面，避免物質出現過度
的腐蝕，在根本上保證基體。鎂合金化學鍍是一種較為成熟
的工藝技術。主要是利用了Ni-P合金層的非晶態性，致密
的非晶態性將會有效的防止鎂合金被腐蝕。鎂合金化學表面
處理技術要根據實際情況選擇，電鍍和化學鍍技術都具有明
顯的先進性。
三、化學氧化技術
化學氧化技術是在鎂合金表面形成致密的氧化膜，這種
氧化膜與基體自然形成的氧化膜相比更加的致密。能夠提升
鎂合金的耐腐蝕性。是進行涂層處理的底層，能夠更好地發
揮涂層防腐蝕性效果，這種涂層與氧化膜形成的結合力效果
抵抗效果更為明顯。鉻酸鹽處理是化學表面處理應用較為廣
泛的方式，但是對環境污染相對較大，并且會對人體產生較
大的毒性。鉻酸鹽處理技術正在被環保無毒的高錳酸鹽處理
工藝所取代。處理成本也能夠得到有效的控制。但是同樣具
有較為明顯的缺陷。含鋁較高的鎂合金在利用高錳酸鹽處理
工藝時會氧化反應優先發生于β-Mg17Al12相，因而不能
在整個鎂合金基體表面生成均勻、覆蓋度高的氧化膜層，這
在一定程序上影響了其提高鎂合金基體耐蝕性的效果。新型
的P-Ca復合磷酸鹽處理工藝能夠使鎂合金表面形成多種元
素結合的復合型保護膜。在基體結構上更為牢固。具有更高
的環保意識以及對人體無毒效果，正在逐漸的取代其他化學
表面處理方式，在工業的應用上更為明顯。
四、沉積羥基磷酸鈣涂層技術
鎂不能夠在表面生成自愈鈍化膜，會出現多孔的氧化
膜，無法對鎂起到保護的作用。特別是在空氣潮濕的環境中
萬方數據
Chenmical Intermediate
123 當代化工研究 百家爭鳴 2016·06
將會遭受嚴重的化學腐蝕，阻礙鎂進一步的應用。沒有經過
表面處理的鎂合金在人體內的耐蝕性差，降解速度快。術后
一段時間，鎂合金植入物會因過度腐蝕而導致功能失效。另
外，鎂合金降解過程中會產生大量的氫氣，這些氣體聚集在
植入物周圍，若不及時排除會誘發一定的炎癥。
其他表面處理方法
隨著對鎂合金化學表面處理技術的研究不斷的深入，在
技術以及設備上都進行了充分的改進。新的化學表面處理技
術被不斷的應用開發。與新材料新設備的結合應用會起到更
高的化學表面處理效果，形成復合型膜層。鎂合金化學表面
處理技術不斷的發展將會帶動相關產業水平的提升。硅烷處
理是一種在鋼鐵材料領域得到了廣泛應用的表面處理技術，
成功地在AZ31鎂合金基體上制備了經稀土修飾的碳納米管/硅
烷復合膜層。微觀形貌測試顯示該復合膜層表面平整，厚度
分布均勻。掃描振動電極測試技術(SVET)表明，碳納米管/
硅烷膜層的耐蝕性低于單一硅烷化膜層，有明顯的電偶腐
蝕現象，但經稀土修飾的碳納米管/硅烷復合膜層耐蝕性較
好。另外，使用不同的硅烷化處理劑制備的硅烷化膜層也有
很大的差別。鎂合金化學表面處理將會提升基體的耐磨性，
使硬度在不同的環境中發揮抵抗作用。
五、預處理
鎂化學活性較高，特別是在暴露的空氣中很容易發生氧
化反應，會在表面形成MgO。這種物質將會導致鎂合金基
體的處理極大的困難。因此針對這種情況在進行鎂合金化學
表面處理的時候需要進行充分的復雜的預處理。剔除鎂合金
表面的附作物，使鎂合金表面獲取更高地隔絕空氣的底層。
鎂合金化學表面處理是在預處理基礎上開展的。預處理效果
突出，化學表面處理效果明顯。采用機械或者化學進行表面
清理，使鎂合金的表面結構能夠得到改善，提升附著效果。
不同的鎂合金在處理方式上具有不同的工藝要求。
六、轉化膜處理
轉化膜處理主要是在鎂合金表面進行陰離子反應，使鎂
合金表面生成膜層達到保護的目的。在一般情況下鎂合金與
特定腐蝕液進行直接接觸，會形成化學反應，這樣就會在鎂
合金表面形成穩定的化合物膜層。主要的轉化膜處理技術有
化學轉化、陽極氧化、涂層。
1.化學轉化
操作較為簡單，并且使用的成本相對較低。在鎂合金化
學表面處理技術中應用較為廣泛。鉻酸鹽轉化膜是較為成功
的轉化膜處理工藝，耐腐蝕性水平較高，轉化工藝成熟，轉
化膜性能穩定。但是這種轉化對人體以及環境的影響破壞較
大，廢品處理成本高，不宜廣泛的推廣。錫酸鈉為主鹽進行
的新型化學轉化工藝將會獲得較高的近球狀微粒構成的銀白
色膜層，能夠均勻的分布在化學表面，將會長期的起到防腐
的效果。
2.陽極氧化
又稱電化學轉化等，是在金屬表面進行的電解生成氧化
膜的過程。具有較強的結合力，電絕緣性相對較高。陽極氧
化是目前主要的研究鎂合金化學表面處理的方法。是一種較
為環保的工藝。在膜層上通過陽極反應就會形成顯微硬度，
與傳統相比在工藝配方上有著根本性的提升。陽極養護工藝
將會改善鎂合金的耐腐蝕性，有效的封閉鎂合金表面的裂
縫，提升表面的完整效果。陽極氧化工藝主要應用低壓交流
電，操作上相對安全，節省資源達到環保的目的。特別是微
弧氧化是在傳統陽極氧化技術基礎上進行的現代技術突破，
是為了陽極氧化工藝發展的重點。工藝簡單，不會產生較大
的污染，材料能夠適用不同的領域。有陶瓷噴涂層的效果。
等離子體微弧陽極化會在鎂合金的表面生成0.5μm的保護
膜，具有較高的抵抗效果。但是生長機制在陽極氧化技術中
的研究相對較差，脆性較高，無法形成均勻的氧化膜層，還
沒有對微弧氧化機理進行充分的認識，在惡劣的天氣變化中
的影響還較為嚴重。
3.涂層
陰極環氧電涂層技術，在金屬的表面的局部區域進行
陰極處理，并且放置含有涂料的陽極。這樣涂料就會在金屬
的表面形成均勻的涂層，烘干之后將會增強對外界變化的抵
抗，這種方式環境污染較小。一般在鎂合金表面50.8μm的
涂層，能夠具有較高的耐腐蝕性。
結束語
鎂合金剛性較好，具有較強的穩定性，鎂資源相對豐
富，儲量較大，很容易回收。被廣泛的應用到其他行業中。
但是鎂在應用研究方面還存在滯后性，韌性較差，由于自身
的特點耐高溫和耐腐蝕相對較差，直接的造成了加工上的困
難。鎂不能夠在表面生成自愈鈍化膜，會出現多孔的氧化
膜，無法對鎂起到保護的作用。特別是在空氣潮濕的環境中
將會遭受嚴重的化學腐蝕，阻礙鎂進一步的應用。但是通過
不同的化學表面處理技術能夠改善鎂合金一定的耐腐蝕性，
在表面進行涂層處理，電化學鍍膜等工藝技術應用到鎂合金
的保護中。積極研究全新的化學表面處理方法將會進一步的
推廣鎂合金的應用。
參考文獻
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【作者簡介】汪子燁（1993~），男，湖北師范大學化學化工學院，研究方向：化學分析 、材料化學。

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