镁合金表面处理的研究现状.docx

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镁合金表面处理的研究现状

镁合金表面处理的研究现状

一.概述

镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。

其特点是：

密度小、比强度高、刚性好、弹性模量大、消震性好、刚性好、承受冲击载荷能力比铝合金大、刚性好、耐有机物和碱的腐蚀性能好。

主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。

目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。

主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。

在实用金属中是最轻的金属,镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。

但是，镁的应用和研究相对其它金属严重滞后，原因在于其韧性低、高温性能和耐腐蚀性能差，而且加工成形比较困难。

与铝、钛能生成自愈钝化膜不同，镁表面生成的氧化膜疏松多孔，不能对基体起有效保护作用，因此，在潮湿的空气、含硫气氛和海洋大气中，镁均会遭受严重的化学腐蚀，这极大地阻碍了其广泛应用。

通过合金化的方法来改善其性能，特别是期望发现“不锈镁”的努力至今还没有取得进展。

所以，镁合金零件在使用前须经过一定的表面改性或涂层处理。

目前，电化学镀层、转化膜等工艺技术已经应用于镁合金的防护，气相沉积涂层、涂覆、表面热处理等方法也受到密切关注，高能束熔覆等新技术也被尝试应用于镁合金表面性能的提高。

二.表面处理方法

1.电镀和化学镀技术

　　镁合金表面镀镍技术分为电镀和化学镀两种。

由于镁合金化学活性高，在酸性溶液中易被腐蚀，因此镁合金电沉积技术与铝合金电沉积技术有着显著的差异。

目前，镁合金电镀工艺技术有两种工艺：

浸锌-电镀工艺和直接化学镀镍工艺。

为了防止镁合金基体在酸性溶液中被过度腐蚀，需要在处理前溶液中添加F-（F-与电离生成的Mg2+形成MgF2沉淀，吸附在镁合金基体表面可以防止基体过度腐蚀。

　镁合金表面化学镀Ni-P合金是一种很成熟的工艺。

通常化学镀方法制备的Ni-P合金层是非晶态的，这层致密的非晶态Ni-P合金层可以有效地防止镁合金基体被腐蚀。

结合使用化学镀镍技术和滚镀技术可以在镁合金基体上形成一层晶态的Ni-P合金层。

测试表明，该晶态Ni-P合金层中晶体颗粒细小，镀层致密，耐蚀性能也优于传统的非晶态Ni-P合金层。

2.化学氧化技术

　　镁合金化学氧化处理是指用氧化剂在镁合金表面生成一层薄且致密的氧化膜。

覆盖在基体表面的氧化膜比自然形成的氧化镁层更致密，因此，该氧化膜能有效提高镁合金的耐蚀性能，同时，还能作为镁合金涂装的底层，增大涂层的结合力。

　铬酸盐处理虽然具有良好的效果，但是铬酸盐对环境污染大，对人体毒性高。

在不久的将来，铬酸盐处理工艺将会被环保、无毒的处理方法如钼酸盐、高锰酸盐和P-Ca复合磷酸盐等处理工艺取代。

用钼酸盐氧化法在Mg-8Li合金表面生成一层致密、均匀的氧化膜，然后再用传统的化学镀镍法制备一层结合力好的Ni-P合金层，使基体获得了良好的耐蚀性能。

磷酸盐-高锰酸盐处理是一种环保、低成本的化学氧化法，但是该方法有较为明显的缺陷：

在用该法处理含铝的镁合金时，氧化反应会优先发生于β-Mg17Al12相，因而不能在整个镁合金基体表面生成均匀、覆盖度高的氧化膜层，这在一定程序上影响了其提高镁合金基体耐蚀性的效果。

　　一种新型的P-Ca复合磷酸盐处理工艺，它能在镁合金表面形成含有Mg、Al、Ca等元素的复合磷酸盐保护膜。

该膜层与基体金属结合牢固，具有类似于铬酸盐膜层的耐蚀性能。

该工艺对环境的污染小，对人体毒性小，可有效取代铬酸盐处理工艺，目前已实现了工业化应用。

　　镁合金化学氧化处理工艺成本低于电镀和化学镀工艺，因此具有较高的应用潜力。

但是化学氧化膜的表层膜电阻较高，导电性差，这也限制了其在电子产品领域的应用。

在电子产品制造领域，新型的能制备低电阻、高耐蚀性膜层的化学氧化处理技术是未来的研究热点。

3等离子电解氧化技术

　　等离子电解氧化是一种在高电压、大电流密度条件下对金属材料进行表面处理的技术，最终在材料表面生成一层具有三层膜结构的陶瓷质氧化膜层。

该氧化膜层的最外层结构疏松，里层结构均匀、致密，与基体结合良好。

在等离子电解氧化处理过程中，不同时期的镁合金表面膜层的特性及反应特点均有不同：

在放电反应初期，膜层为一层很薄的均匀、致密膜层，此时，基体/电解液界面的活性提高，电解氧化反应加速，膜层厚度快速增大，表面变得粗糙；放电反应末期，反应局限在部分活性较高的区域。

　　等离子电解氧化膜层的结构及性能与基体的成分密切相关。

同一基体的不同区域上生成的氧化膜层的孔隙大小也有显著的差异，这可能是由于α、β相中铝含量不同所致。

另外，不同的合金成分也会导致表面生成的电解氧化膜层耐蚀性有明显的差异。

等离子电解氧化膜层的性能与电流密度、脉冲电流中阴、阳电流所占比例，电解液成分等工艺参数有关。

电流中阴极电流所占比例越大，整体阴极电流密度越大，则等离子电解氧化膜层的孔隙率越低，孔隙越小甚至消失，生成的膜层越致密、完整。

在电解液中添加石墨、ZrO2、Al2O3、Y2O3等颗粒可以生成含有固体微粒的复合氧化膜层，从而提高氧化层的耐蚀性。

在以硅酸盐和硼酸盐为主的电解液中添加少量的苯并三氮唑（BTA），可使制备出的氧化膜层孔径明显变小，表面更加平整、致密，耐蚀性能显著提高。

　　　　4沉积羟基磷酸钙涂层技术

　　　　镁合金能在人体内降解，降解产物为Mg2+。

镁为人体内第四大金属元素，对人体无毒，因此镁合金是一种很有潜力的医用植入材料。

但是没有经过表面处理的镁合金在人体内的耐蚀性差，降解速度快。

术后一段时间，镁合金植入物会因过度腐蚀而导致功能失效。

另外，镁合金降解过程中会产生大量的氢气，这些气体聚集在植入物周围，若不及时排除会锈发一定的炎症。

　　　　羟基磷酸钙是人体骨骼的组成成分，作为植入物不仅对人体没有毒害，而且会促进成骨细胞在其表面吸附，加速骨骼损伤处的愈合过程。

因此，在生物医用镁合金表面沉积羟基磷酸钙涂层可以在改善植入物耐蚀性的同时提高其生物活性。

研究表明，镁合金在生物模拟体液中会生成微量的羟基磷酸钙，但在水溶液中直接合成羟基磷酸钙时，镁离子会阻碍羟基磷酸钙的生成。

在含有Ca2+、Mg2+和H2PO4-的水溶液中添加EDTA后发现，EDTA能有效地与Mg2+发生反应，降低Mg2+的阻碍作用，从而促进羟基磷酸钙的形成。

另外，也可以采用电沉积法在AZ系列镁合金（如AZ31、AZ91）表面生成羟基磷酸钙涂层。

首先在含有Ca（NO3）2、NH4H2PO4的水溶液中电沉积一层预沉积层，然后将该预沉积层置于热碱溶液中与NaOH反应，最终生成羟基磷酸钙。

电沉积合成的羟基磷酸钙涂层为晶态，其微观形貌呈簇状。

TEM照片显示该羟基磷酸钙晶体为针状，晶体结晶不完整，存在多种缺陷。

尽管电沉积生成的羟基磷酸钙涂层并不是完整、致密的均匀膜层，但是极化曲线和阻抗实验表明，该涂层仍能有效地提高基体的耐蚀性能。

　　人体骨骼中的羟基磷酸钙中含有很多微量物质如CO32-、F-、Mg2+等，这些微量物质能有效地提高造骨细胞与骨骼的结合力，促进骨骼的生长发育，因此，含有微量杂质的羟基磷酸钙涂层具有更高的生物活性。

用溶胶-凝胶法合成羟基磷酸钙时，在前驱体中添加一定比例的F-和Mg2+可以制备Mg2+掺杂的羟基磷酸钙，在此过程中，F-能提高Mg2+的掺杂效果。

但是当驱体中的Mg2+含量过高时，会生成Mg取代β-Ca3（PO4）2。

第一性原理模拟计算表明，Mg2+很难直接取代Ca2+进入羟基磷酸钙晶胞中，而是生成过滤态的磷酸八钙，从而提高羟基磷酸钙涂层的生物活性。

　　5其他表面处理方法

　　　随着研究的深入和仪器设备的改进，新的镁合金表面处理方法不断涌现出来。

这些方法或是将传统表面处理技术与新兴材料相结合在镁合金表面沉积复合膜层，或是运用先进的设备在镁合金表面沉积传统工艺无法制备的功能性涂层。

尽管这些新型涂层的制备技术还不成熟，但是它们均在一定程度上促进了镁合金表面处理技术的发展。

　　　硅烷处理是一种在钢铁材料领域得到了广泛应用的表面处理技术，M.F.Montemor将此方法应用在镁合金表面处理领域，成功地在AZ31镁合金基体上制备了经稀土修饰的碳纳米管/硅烷复合膜层。

微观形貌测试显示该复合膜层表面平整，厚度分布均匀。

扫描振动电极测试技术（SVET）表明，碳纳米管/硅烷膜层的耐蚀性低于单一硅烷化膜层，有明显的电偶腐蚀现象，但经稀土修饰的碳纳米管/硅烷复合膜层耐蚀性较好。

这是因为经稀土修饰的碳纳米管/硅烷复合膜层表面电位分布范围相对较正，不同区域的电位分布更加均匀。

另外，使用不同的硅烷化处理剂制备的硅烷化膜层也有很大的差别。

　　在汽车制造业中，镁合金汽车轮毂需要进行表面处理以提高其表面耐磨性和硬度。

阴极多弧离子镀膜技术可以在镁合金表面沉积Ti/TiN、Cr/CrN等功能性涂层，提高基体表面的耐磨性，但是目前该工艺制备的沉积层较薄且存在贯穿孔，因此，该工艺制备的膜层硬度不高，耐蚀性较差，还需要进一步的研究与改进。

镁合金的比强度高、刚性好，具有优良的尺寸稳定性、减振性、热导电性和电磁屏蔽能力，并且镁资源丰富、容易回收，这些优点使镁被誉为“21世纪的绿色金属结构材料”，可广泛应用于汽车零件、3C产品、航空航天和军工等领域[1]。

但是，镁的应用和研究相对其它金属严重滞后，原因在于其韧性低、高温性能和耐腐蚀性能差，而且加工成形比较困难。

与铝、钛能生成自愈钝化膜不同，镁表面生成的氧化膜疏松多孔，不能对基体起有效保护作用，因此，在潮湿的空气、含硫气氛和海洋大气中，镁均会遭受严重的化学腐蚀，这极大地阻碍了其广泛应用。

通过熔体净化技术可以降低镁合金中Ni、Cu、Fe等有害元素的含量以改善其耐蚀性，但幅度有限。

通过合金化的方法来改善其性能，特别是期望发现“不锈镁”的努力至今还没有取得进展,所以，镁合金零件在使用前须经过一定的表面改性或涂层处理。

目前，电化学镀层、转化膜等工艺技术已经应用于镁合金的防护，气相沉积涂层、涂覆、表面热处理等方法也受到密切关注，高能束熔覆等新技术也被尝试应用于镁合金表面性能的提高。

一、预处理

由于镁的化学性质十分活泼,金属镁暴露在氧化环境中后，表面会迅速形成MgO,妨碍镁基体与沉积金属层之间形成金属/金属键,给表面处理带来极大的困难。

因而，在镁合金进行表面处理前一般要经过复杂的预处理，除去表面附着的油污、锈蚀产物、氧化物等异物，获得具有隔绝环境作用的底层，增加覆层与基材的结合力。

可以说，镁合金表面防护处理成功与否在很大程度上要取决于预处理的效果，常用预处理方法包括机械清理（机械抛光、干喷砂、湿喷砂等）和化学清洗（溶剂清洗除油、乳化除油、碱洗、酸洗等）。

陈其亮等人将机械清理和化学清理相结合，发现镁合金基体经过喷砂等加工后，其表面结构得到改变，提高了镀覆层的附着力。

不同的镁合金前处理方法对预处理工艺要求不同，如电化学镀早期的DOW公司开发的浸锌法，镀前需要经超声波除油、阴极电解除油、酸洗、活化、浸锌等工序；但用氟化物（HF）活化的效果不佳，浸锌得到的锌保护层不均匀，所以后续处理中难以得到与基体结合良好的镀层或涂层；经过对活化、浸锌工艺不断进行改进,取得了较好的效果。

热喷涂法的涂层与基体的结合质量和基体表面的清洁程度、粗糙程度有关，其预处理一般包括除油、除锈、喷砂等，在一些主要工序之间，还须添加水洗、脱水干燥等辅助工序。

二、电化学镀

电镀或化学镀，是指借助外界电流或利用还原剂将镀液中的金属离子还原并沉积在镁基体表面上，得到致密镀层的方法。

早期的研究始于20世纪40年代,Dow公司开发出镁合金化学镀镍技术的浸锌法，由于采用氰化物、铬酐和氟化物等有毒试剂，对人和环境有较大危害。

为了寻求无氰、无铬、无氟的电化学镀技术，在DOW工艺基础上不断进行改进，出现了直接化学镀镍工艺。

罗胜联等研究了一种镁合金表面直接电镀镍的新工艺，采用脉冲电流法预镀镍，再采用脉冲电流或恒电流方法电沉积镍，可在镁合金表面获得结合力好、防护装饰性能优良的镍镀层。

贾志华、Jeng-KneiChang等人分别进行了镁及镁合金化学镀Ni-Cu-P及电镀Al的研究，获得了具有良好耐蚀性及结合力的镀层。

其它金属特别是廉价金属的镀层被应用于镁合金上，也取得了满意的结果，韩夏云等人采用电镀的方法在镁合金表面获得均匀、耐蚀的Zn镀层。

专利[11]开发出一种化学镀Cu的方法，利用涂膜和化学镀Cu相结合的方法对镁合金表面进行复合保护,得到的镀层厚度均匀、耐蚀性耐磨性良好。

目前，通过电镀或化学镀已经成功地在镁合金表面得到了良好的Ni、Cr、Zn、Al、Cu等金属或合金镀层，可以获得优越的耐蚀性、电学、电磁学和装饰性能，而且镀层的性能可以根据不同的要求进行调节。

但是电镀及化学镀的一个共同缺点是镀液对环境污染严重，镀层中多含重金属元素，增加了回收的难度与成本。

三、转化膜处理

转化膜是指由基体金属的表层原子和介质的阴离子反应而在金属表面上生成的膜层，一般的成膜处理是把金属和某种特定的腐蚀液相接触，在一定条件下发生化学或电化学反应，使金属表面形成稳定的难溶化合物膜层。

转化膜处理包括化学转化和阳极氧化等方法。

1.化学转化

由于具有操作简单、成本低等优点，化学转化法在镁合金表面处理中占据着较大的比例。

Sharma研究了Mg-Li合金的铬酸盐化学转化膜,通过超声波清洗→碱洗→酸洗→化学抛光→铬酸盐转化处理→封孔→热处理,能得到厚度为8～11μm的铬酸盐转化膜。

美国Dow公司开发了一系列较成功的镁合金铬化转化膜处理工艺，使镁合金的表面耐蚀性有一定的提高；铬酸盐转化工艺成熟,所得转化膜性能优良,但是由于Cr6+对人体和环境都具有极大的伤害,且废液处理成本高，因此现在的研究多以非铬酸盐转化膜为主。

张华云等人用植酸作为转化处理液分析了对AZ31合金成膜及耐蚀性的影响，结果表明植酸膜经3.5%的NaCl溶液浸蚀后有一定的自愈合能力。

吴丹等研究出了一种以锡酸钠为主盐的新型无铬化学转化工艺，该工艺可获得由近球状微粒构成的银白色膜层，表面均匀平整，耐蚀性好。

但是经化学转化膜处理得到的转化膜较薄、质脆多孔,不能作为长期防腐保护膜。

2.阳极氧化

阳极氧化也称为电化学转化或阳极化，它是利用电解作用在金属表面形成氧化膜的过程，具有与基体金属结合力强、电绝缘性好、光学性能优良及耐磨损等优点。

阳极氧化技术产生于20世纪20年代,镁合金阳极氧化处理技术起源于1951年以后的HAE和DOW17工艺，但是DOW17工艺对环境破坏大；HAE工艺中溶液不易配制、且后处理也需使用重铬酸盐，对环境有害；目前国内外研究主要集中在环保型阳极氧化工艺上。

周玲伶等研制出一种适合于AZ31的无铬、无磷的环保型阳极氧化工艺，膜层的显微硬度和耐蚀性比传统的DOW17和HAE工艺都明显提高。

许洲等人研究了AZ31镁合金表面阳极氧化工艺配方，显著改善了AZ31镁合金的耐蚀性能，且经沸水封孔处理可以有效地封闭氧化膜中的裂纹，进一步提高了膜层的耐蚀性能。

阳极氧化法使用低压交流电源，操作安全，达到了节能环保的要求。

微弧氧化突破了传统的阳极氧化技术，是镁合金阳极氧化的重点发展方向之一，具有工艺简单、清洁无污染、膜层均匀质硬、材料适应性宽等特点，得到的微弧氧化膜既具备普通阳极氧化膜的性能，又兼有陶瓷喷涂层的优点。

H.Hoche等人研究了等离子体微弧阳极化在AZ91合金中的应用，可以在基体表面产生0.5μm的保护膜，其硬度大约为AZ91基体的2倍。

Y.Q.Wang等人研究了微弧阳极化在SiCw/AZ91镁基体中的应用，显示出很好的耐蚀性。

但是阳极氧化技术中氧化膜的生长机制研究还不彻底，且其脆性较大、多孔，在复杂工件上难以得到均匀的氧化膜层，限制了该方法的推广应用。

目前对微弧氧化机理的认识不够成熟，在获得优良耐磨性的同时其强度有所降低，在含盐腐蚀性电解液和含S02气体的恶劣条件下腐蚀仍然很严重，还有待于进一步探索。

3.E涂层

E-涂层技术又称阴极环氧电涂层技术，是将金属表面局部区域放电（阴极）,并浸入一个含涂料的槽中（阳极）,涂料被吸引到金属表面形成均匀的涂层,然后将其烘干，此方法对环境的污染小。

文献中提到采用E涂层技术的镁基体，得到了50.8μm的涂层，显示出良好的耐蚀性。

四、涂覆

1.热喷涂

通过火焰、激光、电弧或等离子体等热源，将金属、金属合金、金属陶瓷、氧化物、碳化物、塑料及它们的复合材料等喷涂材料加热熔化或软化，并借助自身动力或外加气流将熔滴加速，以一定的速度喷射到镁基体上形成保护涂层。

梁永政、黄伟九等人在AZ91D上喷涂铝和锌铝合金，然后进行热扩散处理，获得了耐蚀性良好的涂层[20]。

马壮等人采用火焰喷涂技术在AZ91D表面喷涂了Al2O3+TiO2+SiO2+ZnO+Al复合涂层，既有金属的强度和韧性，又有陶瓷耐高温、耐腐蚀等优点。

吕楠采用热喷涂法的冷喷涂技术（冷空气动力学喷涂法）在镁合金表面喷涂快凝Zn-Al合金粉末，结果表明，其硬度及耐蚀性能大约提高了2倍左右。

2.有机涂层、粉末涂敷

有机涂层品种繁多，适应性广，成本低，工艺简单，有溶剂型、粉末型等，涂层污染少，厚度均匀并具有较好的耐蚀性。

文献将AZ91D镁合金作为阳极，在其表面通过电化学反应沉积出二硫化三嗪的聚合物膜层，该膜层具有很好的腐蚀防护性能，但有机涂层厚度较薄、力学性能较差、容易脱落。

粉末涂敷技术是将有颜色的树脂固化粉末涂敷在基材上，然后加热使聚合体熔化而获得均匀致密的涂层，由于涂层无气孔或针孔等缺陷，所以能够得到较厚的涂层，可以同时提高耐蚀性和结合力。

但是该工艺在某些隐蔽的部位涂层不易获得，而且对某些基材不适用。

文献中介绍采用粉末涂敷技术，基于环氧树脂对镁基体进行处理，得到了很好的耐蚀性能。

3.气相沉积

气相沉积即蒸发沉积涂层，包括物理、化学气相沉积和离子束辅助气相沉积等方法，利用沉积层覆盖基体的各种缺陷以避免局部腐蚀电池形成，达到提高耐蚀性能的目的。

沉积的金属元素一般有Ti、Zr、V、Ni、Cr、Mg、Al、不锈钢等。

YamamotoA、Senf等人对在AZ31,AZ91等合金上沉积Mg、Cr和CrN的研究表明膜层具有较好的结合力和耐蚀性。

E.Angelini等研究了镁合金上等离子体加强化学气相沉积有机硅薄膜（主要成分为SiOx）工艺，得到了具有良好耐蚀效果的有机硅薄膜。

磁控溅射镀膜是一种在真空中利用荷能粒子轰击靶材表面，通过粒子动量传递打出靶材中的原子及其他粒子，并使其沉积在基体上形成薄膜的技术，它有高速低温的优点。

AZ31表面经磁控溅射得到Al及CrAlTiN保护膜，其耐蚀性、耐磨性有很大提高。

镁的沸点较低，其气相与其它合金混合时，镁的蒸汽压很高，合金元素气相分压很低，气相凝固时，在镁固溶体中，溶解的合金元素很少，因此限制了它的应用；电子束辅助沉积技术克服了这个缺点，FStippich等人使用15keV的Ar+束分别在纯Mg、AZ91合金表面沉积MgO膜,膜层可达1μm厚,且具有较好的耐蚀性。

五、表面改性

1.扩渗合金化

采用热扩渗合金化的方法，可以在镁合金表面形成结合强度很高的渗层。

马幼平等采用传统的固态扩渗方法,将镁合金试样包埋于Zn、Al混合粉中,在390℃、保温8h的处理条件下，经水加石英砂介质腐蚀磨损试验，在试样表面形成冶金结合的表面合金层，其耐蚀性和耐磨性几乎比相应的化学氧化试样提高2倍。

但是镁十分活泼,表面迅速生成的氧化镁会阻碍扩渗金属原子的渗入。

2.离子注入

离子注入是将高能粒子在真空条件下加速注入基体表面的技术,离子在固溶体中处于置换或间隙位置,形成亚稳相或沉淀相,从而提高合金的耐蚀性。

Cr、Ir、Al等离子注入镁合金表面后，在一定程度上可改善其耐蚀性，改善程度主要与离子注入剂量有关。

X.B.Tian等采用氮离子注入，发现耐蚀性能的提高是自然氧化物的致密化、注入离子的辐射以及形成了镁的氮化物等作用的结果。

离子注入所得到的改性层非常薄,往往无法满足所需要的表面性能。

采用等离子体注入沉积，利用在表面施加负偏压来实现高能离子对材料表面的轰击沉积，增加了注入改性层厚度，克服了常规离子注入层浅、改性作用有限的缺点，有很大的发展潜力。

六、高能束处理

高能束处理是近几十年发展起来的一种表面处理方法,即利用激光、等离子、电子束等高能束流对金属表面进行快速加热处理，得到淬火、快速凝固或熔覆的表面层，已经在钢及铝合金表面处理中得到广泛应用,近年来也探索了在镁合金上的应用,取得很大进展。

镁合金高能束表面处理的研究大多以激光作为热源，激光表面快速熔凝、表面合金化/熔敷等技术在提高镁合金耐蚀性、耐磨性方面取得了一定的效果。

DubeD等人对AZ91D和AM60B进行激光表面重熔处理，得到了100～200μm厚的快速凝固层，硬度提高了2倍以上，但由于试验条件或预处理等的影响，其耐蚀性提高幅度不大。

YaliGao在AZ91HP镁合金表面分别激光熔覆Al-Si及Al-Cu，其耐蚀性及耐磨性分别得到了改善。

J.DuttaMajumdar等用Zn、Mn、Zr等元素在镁合金表面进行合金化后，硬度提高了2倍左右，耐蚀性能、耐磨性能也显著增加。

刘红宾、T.M.Yue等人[33-34]采用激光熔覆技术在镁合金表面制备了Cu-Zr-Al非晶复合涂层、及SiC增强Zr65Al7.5Ni10Cu17.5非晶涂层，硬度和耐蚀性得到大幅提高。

常压等离子体是具有与激光能量密度相近的新型高能束，是一种成本低廉的高能热源，目前已经开始尝试应用于镁合金表面处理。

近年来，利用聚集的高密度太阳能对材料表面进行强化处理的研究开始受到重视，有望在镁合金上得到应用。

采用高能束表面处理的方法，可以获得冶金结合的保护层，但由于镁基体的原始表面被重熔破坏，无约束凝固得到的新表面难以保持尺寸精度，所以在应用于大面积表面处理时还需要开展更多的工作。

电火花沉积技术是在传统工艺上发展起来的新技术，通过火花放电的作用，把作为电极的导电材料溶渗进金属工件的表面，从而形成合金化的表面强化层。

该技术已经开始应用于镁合金表面修复，获得了0.5mm～1.0mm的沉积层。

由于电火花沉积能够获得平整的表面，在镁合金表面处理中具有很好的应用前景。

七、结语

镁合金表面耐磨性和耐蚀性可以通过各种表面处理方法进行强化，这些方法各有其特点，表1将几种常用方法的优缺点进行了对比。

一些新的表面增强技术如氢化物涂层、溶胶-凝胶薄膜技术、等离子体聚合薄膜等等，被成功应用于镁合金。

最近，纳米、非晶等新的表面层合金体系也被尝试应用于镁合金表面增强，取得了一定的效果。

但是，镁合金活性高，表面处理难度大，现有技术与实际需要间还有较大差距。

因此，应有目的地对各种可行性方法进行改进，以开发出经济型、环保型的镁合金表面处理技术，使其成为21世纪的重要工业结构材料。

镁合金的防腐蚀方法

化学转化处理

　　镁合金的化学转化膜按溶液可分为：

铬酸盐系、有机酸系、磷酸盐系、KMnO4系、稀土元素系和锡酸盐系等。

　　传统的铬酸盐膜以Cr为骨架的结构很致密，含结构水的Cr则具有很好的自修复功能，耐蚀性很强。

但Cr具有较大的毒性，废水处理成本较高，开发无铬转化处理势在必行。

镁合金在KMnO4溶液中处理可得到无定型组织的化学转化膜，耐蚀性与铬酸盐膜相当。

碱性锡酸盐的化学转化处理可作为镁合金化学镀镍的前处理，取代传统的含Cr、F或CN等有害离子的工艺。

化学转化膜多孔的结构在镀前的活化中表现出很好的吸附性，并能改镀镍层的结合力与耐蚀性。

　　有机酸系处理所获得的转化膜能同时具备腐蚀保护和光学、电子学等综合性能，在化学转化处理的新发展中占有很重要的地位。

　　化学转化膜较薄、软，防护能力弱，一般只用作装饰或防护层中间层。

阳极氧化

　　阳极氧化可得到比化学转化更好的耐磨损、耐腐蚀的涂料基底涂层，并兼有良好的结合力、电绝缘性和耐热冲击等性能，是镁合金常用的表面处理技术之一。

　　传统镁合金阳极氧化的电解液一般都含铬、氟、磷等元素，不仅污染环境，也损害人类健康。

近年来研究开发的环保型工艺所获得的氧化膜耐腐蚀等性能较经典工艺Dow17和HAE有大程度的提高。

优良的耐蚀性来源于阳极氧化后Al、Si等元