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輕研合金
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空天新材：高效表面處理技術(shù)提升鎂合金的腐蝕防護(hù)能力

日期：2024年12月12日

鎂合金作為輕質(zhì)高比強(qiáng)度的代表性金屬材料，具有易于加工成形、導(dǎo)熱導(dǎo)電性好、阻尼減振、電磁屏蔽和容易再回收等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為“21世紀(jì)綠色工程材料”。鎂合金已經(jīng)成為航空航天、軍工、汽車工業(yè)、電子通信等領(lǐng)域的重要結(jié)構(gòu)材料。在航空航天領(lǐng)域，鎂合金被廣泛應(yīng)用于制造飛機(jī)、導(dǎo)彈以及衛(wèi)星上的重要機(jī)械裝備零件，能夠有效減輕重量，提高飛行器的機(jī)動(dòng)性能，降低航天器的發(fā)射成本。

然而，在航空航天及相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行和服役過程中，所處的環(huán)境往往極其惡劣，尤其在海洋鹽霧等苛刻條件下，可能會(huì)影響裝備的安全使用壽命。因此，必須對(duì)這些材料進(jìn)行必要的表面處理，以提高其安全性和適應(yīng)性，降低腐蝕速率，并延長使用壽命。

為確保鎂合金具有良好耐腐蝕性，從而保證其在嚴(yán)酷環(huán)境中的長久使用，河南空天新材料研究院（下文簡稱“空天院”）會(huì)對(duì)鎂合金進(jìn)行導(dǎo)電氧化、微弧氧化以及電泳等表面處理。這些方法將顯著提升鎂合金的使用性能，使其在各種應(yīng)用中表現(xiàn)出色，確保安全可靠。

 

導(dǎo)電氧化（又稱化學(xué)氧化）是鎂合金在特定的溶液內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，獲得一層導(dǎo)電性良好又有一定防護(hù)性能的透明保護(hù)膜，其膜層較薄，厚度通常≤1μm，膜層具有一定的耐蝕性，用于溫和環(huán)境長期存儲(chǔ)或噴漆前打底使用，適用于需要零件導(dǎo)電和電磁屏蔽的場合。

空天院通過精確調(diào)整配方和工藝參數(shù)，對(duì)鎂合金進(jìn)行導(dǎo)電氧化處理，能夠使其表面形成金黃色、黃色、彩虹色、棕色等多種色彩的氧化膜。工藝穩(wěn)定可靠，加工效率高，導(dǎo)電氧化膜層致密且顏色均勻，同時(shí)具備優(yōu)異的導(dǎo)電性能和耐腐蝕性。這使得空天院生產(chǎn)的鎂合金零件在需要導(dǎo)電和電磁屏蔽的應(yīng)用中表現(xiàn)出色，滿足了客戶的多樣化需求。

 
 

微弧氧化（MAO）也被稱為等離子體電解氧化（PEO），是從陽極氧化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，通過在弧光放電所產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫高壓下，在輕金屬表面生長出以基體金屬氧化物為主并輔以電解液組分的改性陶瓷涂層，具有硬度高、結(jié)合力強(qiáng)、耐蝕性和耐磨性良好的優(yōu)點(diǎn)，可以為鎂合金提供更好的防護(hù)。微弧氧化作為一項(xiàng)綠色環(huán)保技術(shù)被廣泛應(yīng)用于航空航天、武器以及機(jī)械裝備等領(lǐng)域。

空天院所生產(chǎn)的鎂合金微弧氧化涂層具有良好的耐蝕耐磨性能，其硬度可達(dá)600~1100HV，結(jié)合強(qiáng)度≥65MPa，鹽霧試驗(yàn)192h后表面仍能保持完好，膜層厚度可根據(jù)客戶需求進(jìn)行調(diào)控，范圍在15~40μm?？仗煸旱奈⒒⊙趸a(chǎn)品已通過國軍標(biāo)三防試驗(yàn)的相關(guān)檢測，評(píng)級(jí)為保護(hù)九、十級(jí)，滿足航空航天和軍工的使用需求。

 
 

由于導(dǎo)電氧化膜層較薄，其腐蝕防護(hù)能力有限。同時(shí)，微弧氧化陶瓷膜層的絕緣性能也有一定的局限性。為了提升產(chǎn)品的性能，空天院采用了局部導(dǎo)電氧化與整體微弧氧化相結(jié)合的加工生產(chǎn)工藝。具體而言，在需要保持導(dǎo)電性的工件部位進(jìn)行導(dǎo)電氧化處理，而其他部位則進(jìn)行微弧氧化處理，從而實(shí)現(xiàn)更優(yōu)異的腐蝕防護(hù)效果。這樣的復(fù)合處理技術(shù)能夠廣泛適應(yīng)各種場景，滿足客戶多樣化的需求。

 

電泳涂裝是電化學(xué)和高分子化學(xué)相結(jié)合的新技術(shù)，將零件浸入水溶性涂料中，零件通過電極與外加直流電源相連通過電化學(xué)反應(yīng)，使水溶性涂料均勻沉積在被涂物表面。電泳處理具有膜層均勻致密、生產(chǎn)效率高以及節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于金屬材料的腐蝕防護(hù)。

為了進(jìn)一步提升材料的耐腐蝕性能，空天院充分利用微弧氧化膜層與基體之間的良好結(jié)合力，以及其固有的多孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，這些特性顯著增強(qiáng)了漆層與陶瓷層之間的結(jié)合力?？仗煸哼M(jìn)行了大量的微弧氧化與電泳復(fù)合工藝試驗(yàn)，深入研究了不同微弧氧化前處理對(duì)電泳工藝的影響。憑借豐富的表面處理經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了高良品率，所獲得的復(fù)合膜層在耐中性鹽霧試驗(yàn)中可達(dá)到1000小時(shí)，并經(jīng)過百格測試未出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，充分滿足客戶的使用需求。

 
 

鎂合金作為一種新型結(jié)構(gòu)材料，其表面處理技術(shù)在提升性能和使用壽命方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用?？仗煸和ㄟ^應(yīng)用上述表面處理技術(shù)，特別是一些復(fù)合處理工藝，使鎂合金的耐腐蝕性和耐磨性得到了顯著提升，這使其在航空航天和武器裝備領(lǐng)域的應(yīng)用前景更加廣闊。隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，鎂合金的發(fā)展前景愈加廣闊，必將成為替代傳統(tǒng)金屬材料的重要力量。