鎂合金金黃色導電氧化膜工藝

摘 要：鎂合金比重在所有結構用合金中屬于最輕者。我公司目前生產的電子通信設備中，其外殼、內部安裝結構件如屏蔽盒、支撐板等采用了鎂合金材料，要求具有一定的防護性及導電性。通過調整配方及工藝參數(shù)對鎂合金進行導電氧化處理，使鎂合金表面形成金黃色氧化膜，以提高其防護性能。

關鍵詞：鎂合金；導電氧化；金黃色

1 引言

鎂合金具有比重小，比強度、比鋼度高，電磁屏蔽性能、散熱性能好等優(yōu)點，是減輕武器裝備質量，實現(xiàn)武器裝備輕量化，提高武器裝備各項戰(zhàn)術性能的理想結構材料。鎂元素符號Mg，原子充數(shù)為12，電子結構為2-8-2，標準電極電位很負（-2.36V），化學活性極高，較易失去電子而發(fā)生氧化反應，從而導致鎂及鎂合金的耐腐蝕性很差。導電氧化是防腐蝕表面處理手段中最常用也是最有效的方法之一。

通過導電氧化鎂合金表面可獲得致密、均勻、耐蝕、附著力強的金黃色的鈍化膜層。

2 氧化工藝

2.1 氧化試驗材料

試驗所用的材料為AZ31B鎂合金，它的化學成分見表1。

表1 鎂合金AZ31B化學成分表

氧化樣件尺寸：60mm×60mm×1mm。

2.2 氧化過程工藝參數(shù)

2.2.1 工藝流程

堿洗→水洗→酸浸→水洗→氧化→水洗→吹干→烘干→檢驗。

2.2.2 典型工藝

（1）堿洗：20g/L Na2CO3，18g/L Na3PO4，10g/L Na3SiO3，1g/L NaOH，溫度：50～60℃，時間：5～8min。

（2）酸洗：50～100g/L HNO3，常溫，時間：2～3min。

（3）鉻酸鹽處理：3-4g/L CrO3，1-3g/L Na2Cr2O7，0.5g/L NaF，0.5g/L 緩蝕劑，溫度為常溫，PH值為1.5，時間：5-10min。

2.3 各成分作用

（1）鉻酸CrO3：鉻酸CrO3是成膜的主要成分，其含量對氧化膜的形成速度和外觀質量都有著重要影響。其含量低時，成膜速度較慢，膜較薄且不完整，色澤偏綠偏淡，耐腐蝕性能下降，含量增大，氧化膜越厚，耐蝕性好，色澤為金黃色，當含量過高時，反應速度太快，膜層結晶粗糙，不致密，色澤較深，附著力差。應控制CrO3濃度在3-4g/L。

（2）活化劑：采用含F(xiàn)- 的化合物如NaF作為鉻酸液的活化劑，可以加快成膜反應速度，F(xiàn)-主要作用是維持溶液中的游離酸度，加速鎂合金表面的氧化膜的溶解與腐蝕，但其含量不能過大或過小，過大則生成的膜層疏松，呈粉末狀，附著力差，影響強度。過小則反應時間較長，膜層較薄，耐蝕性差，甚至不能成膜。當NaF的含量為0.5 g/L效果較好。

（3）緩蝕劑：緩蝕劑在鉻酸溶液中主要起緩沖作用，使溶液中的PH值保持相對穩(wěn)定，控制溶液的氧化反應速度和改善膜層質量，使鈍化膜均勻、致密和牢固。緩蝕劑含量過高，造成成膜反應速度慢，膜層顏色變淺，甚至不能生成金黃色氧化膜。緩蝕劑用量以0.5g/L最好。

2.4 其它條件對成膜的影響

（1）溫度：溶液溫度對成膜的性能有很大影響。溫度高，成膜速度加快，有利于形成較硬的膜層，但膜層不致密，膜變薄，耐蝕性差。同時，鉻酸溶液中的有效成分揮發(fā)快，使用壽命短，溫度低，成膜色澤淡，疏松，耐蝕性差。因此，成膜反應宜在常溫下進行。

（2）攪拌：氧化過程中攪拌有利于提高反應速度，縮短反應時間，避免工件之間遮擋造成的局部無鈍化膜現(xiàn)象，可以使氧化膜成膜均勻。但過度攪拌也會使膜層反應過速，造成工件間碰撞、劃傷氧化膜，也容易使氧化膜吳粉狀膜。因此要選擇合適的攪拌強度。

（3）時間：氧化時間是影響成膜厚度和色澤的重要因素。氧化時間短，膜層生長不完整，膜層薄，顏色不均勻，氧化時間長，膜層粗糙、疏松，色澤差，易粉化，附著力差。一般控制在5～10min。

（4）PH值：鉻酸溶液的PH值對氧化膜的形成和質量有著很大影響。若溶液的PH值過低，鎂金屬溶解速度增加，成膜反應速度加快，膜層疏松，附著力差，若PH值過高，成膜反應減慢，膜層薄且色澤淺，耐蝕性差。因些，氧化液的PH值應控制在1.5左右，用98% H2SO4和濃氨水調節(jié)。

（5）水洗吹干：氧化后的水洗應迅速，一般在5-10s，以防止?jié)駪B(tài)膜水解。然后迅速用壓縮空氣吹干，否則成膜不完備，降低抗蝕性。

（6）烘干：鉻酸鹽膜在50℃以上烘干，可顯著增加速度。但溫度過高會使膜層出現(xiàn)裂紋，不利于抗蝕。烘箱溫度控制在50℃～60℃，時間：20-30min。

（7）預處理：氧化前必須對工件進行預處理，其主要目的是除去鎂合金表面的油脂、切削油等污物。預處理的方法是堿洗，堿洗過后進行進行超聲波水洗，然后酸浸，酸洗進一步除去鎂合金表面的金屬氧化物、灰渣，起活化表面的作用。堿洗的溫度：50～60℃，時間：5～8min。酸洗用50～100g/LHNO3，常溫，時間：2～3min。

3 結論

通過試驗，鎂合金化學氧化的最佳工藝為：3-4g/L CrO3，1-3g/L Na2Cr2O7，0.5g/L NaF，0.5g/L 緩蝕劑，溫度為常溫，PH值為1.5，氧化時間為5-10min。當然，鎂合金的成分或熱處理狀態(tài)不同，其表面特性也不同，可導致相同處理工藝得到不同的結果。采用新的鎂合金化學氧化工藝，可以獲得金黃色導電鈍化膜，膜層結合力強，耐蝕性好，膜層性能達到軍標要求。