鎂鋁合金的導電氧化和日常防護

付文帆

（山西大眾電子信息產業集團有限公司，山西 太原 030024）

金屬鎂是工業合金眾多類型中化學性質最活潑的金屬材料，其標準的電極電位與其它金屬材料相比更低。處于干燥的環境中，金屬鎂表面會形成一層氧化薄膜，可以使金屬鎂在一定程度上防止外界的腐蝕[1]。但由于金屬鎂表面上形成的薄膜密度相對較低，且空隙較多，因此防腐效果存在一定的局限性，且薄膜表面還會顯現出明顯的化學和電化學活性。鎂合金的耐腐蝕性能不足以使其在較多的領域中應用，而鎂鋁合金表面防護技術可以從內部的雜質控制入手，提高鎂鋁合金的純度，進而發展出新的耐腐蝕合金離子注入到鎂鋁合金當中，從而實現對鎂鋁合金表面的防護[2]。

1 鎂鋁合金導電氧化流程

1.1 使用設備

鎂鋁合金導電氧化工藝主要使用的設備包括毫歐計和氧化槽。毫歐計主要用于測量鎂鋁合金試件導電氧化前后的電阻。氧化槽中含有氟化鈉，為鎂鋁合金材料的導電氧化提供條件。

1.2 使用材料

鎂鋁合金導電氧化所需材料包括未被氧化腐蝕的鎂鋁合金材料，去除鎂鋁合金表面油性的40g/L～80g/L的氫氧化鈉和20g/L～60g/L的碳酸鈉溶液，去除鎂鋁合金表面薄膜的20%～35%硝酸溶液，用于使鎂鋁合金發生導電氧化的三氧化鉻、氟化鈉以及亞鐵氰化鉀2～4g/L、20～25g/L磷酸、1.5～2.5g/L硼酸、5～7g/L添加劑等材料。

1.3 流程基本步驟

鎂鋁合金的導電氧化主要流程可分為五步，分別為：常溫除油、堿液腐蝕、精蝕、化學導電氧化以及封閉。

（1）鎂鋁合金的前處理。鎂鋁合金的前處理是對試件進行常溫除油操作，將鎂鋁合金試件經過化學除油及熱水、流動水清洗后，放置在40g/L～80g/L的氫氧化鈉和20g/L～60g/L的碳酸鈉溶液中，溫度控制在25℃～40℃之間，持續2min～3min對其進行出光處理，從而防止試件在堿性除油的過程中表面產生腐蝕產物，將光鮮的表面裸露在外。在鎂鋁合金導電氧化技術實際應用中，根據鎂鋁合金表面的情況，可適當延長處理時間，對其進行化學除油及出光。同時在硝酸溶液中添加氫氟酸可以有效提高鎂鋁合金的出光效果。

（2）鎂鋁合金的導電氧化。鎂鋁合金的導電氧化是將鎂鋁合金試件放置在事先調配好的導電氧化溶液中，屬于純化學反應，不需要通電。在導電氧化工藝進行的過程中導電氧化液中的三氧化鉻含量過少會影響鎂鋁合金成膜效果。而亞鐵氰化鉀以及氟化鈉可以有效加快鎂鋁合金的導電氧化速度，縮短氧化時間。因此，通過調整二者之間的含量比例可使氧化膜呈現出不同顏色。但氟化鈉含量過高時,也會進一步造成氧化膜疏松甚至變成粉狀鎂鋁合金。

（3）鎂鋁合金的后續處理及存放。鎂鋁合金導電氧化工藝的后續處理主要采用老化的方法，老化可以有效提高氧化膜的耐腐蝕性。經過后續處理后的氧化膜的耐腐蝕性能以及抗點腐蝕性能都會得到明顯的提高。導電氧化后的鎂鋁合金應當將其存放在不能發生燃燒反應的容器當中，并且防止其與其它易燃、可燃性的物品存放在一起，不可傾斜放置。鎂鋁合金存放的總體積不可超過1.5立方米，總堆積存放高度不可超過5.5米。鎂鋁合金遇到水容易產生大量的氫氣，因此在存放時必須盛放在加設密封蓋的容器中，并在密封蓋上增加一個通氣孔，存放在通風的環境中，防止鎂鋁合金接觸潮濕的空氣，避免受潮。

2 鎂鋁合金的日常防護

（1）鎂鋁合金的腐蝕。鎂鋁合金的腐蝕主要包括大氣腐蝕、介質腐蝕、電偶腐蝕、全面腐蝕以及點蝕與絲狀腐蝕。

在大氣環境中的鎂鋁合金的腐蝕實質是鎂鋁合金材料受到空氣中的濕度及污染物影響，造成其表面出現腐蝕反應。由于鎂鋁合金具有比其它金屬合金材料更低的電極電位，因此當鎂鋁合金與其它高于鎂鋁合金電極電位的金屬材料接觸時，就會產生電偶腐蝕現象。若鎂鋁合金長時間暴露在含有氯離子的非氧化介質當中，則更加容易出現集中于金屬表面很小的范圍并深入到金屬內部的腐蝕現象，而在中性或堿性溶液中，鎂鋁合金表面的這一現象又會進一步加劇。

（2）鎂鋁合金導電氧化的性能測試。設置未經過導電氧化工藝處理的鎂鋁合金為空白鎂鋁合金，則空白鎂鋁合金試樣與通過導電氧化工藝后的鎂鋁合金試樣的性能測試結果如圖1所示。

圖1 性能測試結果圖

由圖1可知，空白鎂鋁合金試樣的腐蝕電位為-0.84V、腐蝕電流為2.84μA/cm2，而經過導電氧化后的鎂鋁合金腐蝕電位為-0.82V。腐蝕電流為1.35μA/cm2。從測試結果可以看出，導電氧化后的鎂鋁合金的腐蝕速率比空白鎂鋁合金小得多，耐腐蝕性得到了明顯的提高。

（3）鎂鋁合金的日常防護。鎂鋁合金的日常防護可分為化學防護、陽極氧化防護以及金屬鍍層防護三種方法。通過化學防護后鎂鋁合金材料的表面會形成一層致密的氧化保護膜，該保護膜能夠與鎂鋁合金材料之間形成緊密的結合，從而阻擋外界腐蝕物質直接對鎂鋁合金的表面進行侵蝕作用，進一步提升鎂鋁合金的耐腐蝕性能。鎂鋁合金的陽極氧化防護處理是為了降低氧化膜的空隙密度，通過將未被腐蝕的鎂鋁合金放置在電解質水溶液中，再接入高電壓的形式，使鎂鋁合金表面形成氧化膜微孔后產生火花放電斑點，以此提升鎂鋁合金氧化膜的保護能力。鍍鎳層能夠獲得良好的力學性能、耐腐蝕性、可焊性以及對環境的穩定性，并且可以覆蓋鎂鋁合金表面小孔內部，實現對鎂鋁合金的防護。

3 結語

鎂鋁合金作為當前應用最為廣泛的鎂合金材料，對其腐蝕行為的研究具有十分重要的意義。通過本文研究提出了相應的日常防護方法，為鎂鋁合金的防護技術提供支持。