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镁技术:高效表面处理技术提升镁合金的腐蚀防护能力

lisa 发表于2024/12/16 10:50:07 镁合金表面处理

镁合金作为轻质高比强度的代表性金属材料,具有易于加工成形、导热导电性好、阻尼减振、电磁屏蔽和容易再回收等优点,被誉为“21世纪绿色工程材料”。镁合金已经成为航空航天、军工、汽车工业、电子通信等领域的重要结构材料。在航空航天领域,镁合金被广泛应用于制造飞机、导弹以及卫星上的重要机械装备零件,能够有效减轻重量,提高飞行器的机动性能,降低航天器的发射成本。

然而,在航空航天及相关设备的运行和服役过程中,所处的环境往往极其恶劣,尤其在海洋盐雾等苛刻条件下,可能会影响装备的安全使用寿命。因此,必须对这些材料进行必要的表面处理,以提高其安全性和适应性,降低腐蚀速率,并延长使用寿命。

为确保镁合金具有良好耐腐蚀性,从而保证其在严酷环境中的长久使用,河南空天新材料研究院(下文简称“空天院”)会对镁合金进行导电氧化、微弧氧化以及电泳等表面处理。这些方法将显著提升镁合金的使用性能,使其在各种应用中表现出色,确保安全可靠。

导电氧化(又称化学氧化)是镁合金在特定的溶液内发生化学反应,获得一层导电性良好又有一定防护性能的透明保护膜,其膜层较薄,厚度通常≤1μm,膜层具有一定的耐蚀性,用于温和环境长期存储或喷漆前打底使用,适用于需要零件导电和电磁屏蔽的场合。

空天院通过精确调整配方和工艺参数,对镁合金进行导电氧化处理,能够使其表面形成金黄色、黄色、彩虹色、棕色等多种色彩的氧化膜。工艺稳定可靠,加工效率高,导电氧化膜层致密且颜色均匀,同时具备优异的导电性能和耐腐蚀性。这使得空天院生产的镁合金零件在需要导电和电磁屏蔽的应用中表现出色,满足了客户的多样化需求。

微弧氧化(MAO)也被称为等离子体电解氧化(PEO),是从阳极氧化技术的基础上发展而来的,通过在弧光放电所产生的瞬时高温高压下,在轻金属表面生长出以基体金属氧化物为主并辅以电解液组分的改性陶瓷涂层,具有硬度高、结合力强、耐蚀性和耐磨性良好的优点,可以为镁合金提供更好的防护。微弧氧化作为一项绿色环保技术被广泛应用于航空航天、武器以及机械装备等领域。

空天院所生产的镁合金微弧氧化涂层具有良好的耐蚀耐磨性能,其硬度可达600~1100HV,结合强度≥65MPa,盐雾试验192h后表面仍能保持完好,膜层厚度可根据客户需求进行调控,范围在15~40μm。空天院的微弧氧化产品已通过国军标三防试验的相关检测,评级为保护九、十级,满足航空航天和军工的使用需求。

由于导电氧化膜层较薄,其腐蚀防护能力有限。同时,微弧氧化陶瓷膜层的绝缘性能也有一定的局限性。为了提升产品的性能,空天院采用了局部导电氧化与整体微弧氧化相结合的加工生产工艺。具体而言,在需要保持导电性的工件部位进行导电氧化处理,而其他部位则进行微弧氧化处理,从而实现更优异的腐蚀防护效果。这样的复合处理技术能够广泛适应各种场景,满足客户多样化的需求。

电泳涂装是电化学和高分子化学相结合的新技术,将零件浸入水溶性涂料中,零件通过电极与外加直流电源相连通过电化学反应,使水溶性涂料均匀沉积在被涂物表面。电泳处理具有膜层均匀致密、生产效率高以及节能环保等优点,被广泛应用于金属材料的腐蚀防护。

为了进一步提升材料的耐腐蚀性能,空天院充分利用微弧氧化膜层与基体之间的良好结合力,以及其固有的多孔结构和较大的比表面积,这些特性显著增强了漆层与陶瓷层之间的结合力。空天院进行了大量的微弧氧化与电泳复合工艺试验,深入研究了不同微弧氧化前处理对电泳工艺的影响。凭借丰富的表面处理经验,实现了高良品率,所获得的复合膜层在耐中性盐雾试验中可达到1000小时,并经过百格测试未出现脱落现象,充分满足客户的使用需求。

镁合金作为一种新型结构材料,其表面处理技术在提升性能和使用寿命方面发挥着关键作用。空天院通过应用上述表面处理技术,特别是一些复合处理工艺,使镁合金的耐腐蚀性和耐磨性得到了显著提升,这使其在航空航天和武器装备领域的应用前景更加广阔。随着技术的不断创新,镁合金的发展前景愈加广阔,必将成为替代传统金属材料的重要力量。

信息来源 :郑州轻研合金科技。

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