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镁合金材料与工件的阳极氧化
2020-09-22 05:33:33   来源:中国有色金属报    点击:

 来源:中国有色金属报
责编·作者:王祝堂

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  镁合金材料及工件的阳极氧化是以镁为阳极以不锈钢、石墨或金属电解槽壁为阴极,在外加电压驱使下,在一定温度电解液中,通过镁件与槽液之间的电化学反应,在镁表面形成保护性模层的处理过程。可在这层膜上进一步进行涂漆、染色、封孔或钝化处理。镁的阳极氧化处理可分为普通阳极氧化与微弧氧化。后者又称“等离子体氧化或阳极火花沉积”,是近10余年来发展的一项技术。


   由于电解条件不同,阳极镁上会发生不同的过程,镁的阳极溶解在表面上形成极薄的钝化膜。当今镁的阳极氧化槽液以高锰酸钾盐、硼酸盐、硫酸盐、磷酸盐、可溶性硅酸盐、氢氧化物、氟化物为主,选用的标准应符合以下要求。


   ● 确保氧化膜形成速度大于溶解速度。


   ● 确保制得的氧化膜具有所要求的力学性能和物理化学性能,如强度、耐磨性、抗蚀性、吸附性等。


   ● 成分简单、资源丰富、使用时间长、能耗低、安全和使用方便等。


   镁合金阳极氧化膜成分和结构主要决定于电解液成分,电解液成分可分为酸性和碱性。ZM21镁合金的阳极氧化膜的形成速度随电极温度升高和电流密度的增大而上升,氧化膜即使在严峻环境中也很稳定,能很好地吸收太阳光,且耐高温,因而在热控装置中得到有效应用。


   在直流电阳极氧化时,工件挂于阳极,阴极为铅板或不锈钢板。交流电氧化时,两极上均可挂镁件。镁及镁合金阳极氧化槽液成分及工艺参数见表1,而最常用的工艺则示于表2。


   HAE及DOW17是最典型的工艺,前者为碱性槽液,后者呈酸性。碱性液的主要成分为氢氧化钾,膜的主要组成为氢氧化镁,孔隙率高。阳极氧化时,膜层厚度与氧化时间呈直线关系,不溶于碱性介质,结构疏松,与基底结合不牢,抗蚀性也差,因此,电解液还含有多种其它组成,以改善膜的结构与性能。碱性电解液的阳极氧化工艺见表3,向电解液中添加的成分有:硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐、碳酸盐、氟化物、有机物等,膜中都含有这些盐的酸根。


   酸性电解液阳极氧化获得最为广泛的应用,特别是DOW17法可处理所有的镁合金和工件,其膜为两相双层结构,低压时形成厚约5.0μm的浅绿色或绿褐色膜,主要用作涂装基底。有时此膜被厚约30.4μm而透明的深绿色的第二相膜覆盖。第二相膜很脆,在高压时形成,耐磨、抗蚀性高,是优秀的涂装底层,特别适合于以树脂封闭,也可以用漆封闭。


   镁合金在所述溶液中的阳极氧化可以使用交流电,也可以通直流电,但多用交流电,设备简单,使用方便,获得广泛应用,不过处理时间长,约为直流电的2倍。电流密度0.5A/dm2~5A/dm2。开始氧化时,应使电压升至30V,此后保持恒电流密度,并逐渐升高电压。槽液温度70℃~80℃。


   镁合金酸性阳极氧化膜为含镁及铬的磷酸盐和氟化物,相当耐热,在400℃保温100h,其性能与基底的结合力仍未变化。HAE法及DOW17法膜层的类型及性能见表4。阳极氧化膜都拥有不同的孔隙率,所以,在严峻的盐液中必须进行封孔处理。
 

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