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镁合金的化学表面处理探讨

文档作者：汪子烨文档来源：湖北师范大学化学化工学院		点击数：	更新时间： 2025年04月06日
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百家争鸣 Chenmical Intermediate 122
2016·06 当代化工研究
镁合金的化学表面处理探讨
汪子烨
(湖北师范大学化学化工学院 湖北 435002)
摘要：镁合金主要以镁元素为基础,加入其它元素共同构成合金。密度相对较小,但是刚性较高,弹性较好,能够承受更大的冲击荷
载。广泛的应用到航天、化工、运输等领域。但是镁合金的研究存在滞后性,主要是耐高温和耐腐蚀性较差,在加工的过程中困难较大。
镁会在表面生成较多的孔洞,氧化膜稀松,无法充分的发挥保护作用。受环境变化的影响较大,将会出现严重的化学腐蚀。因此要通过多
种方式增强镁合金的化学表面处理效果,在一定程度上改善镁合金的性能,更好地发挥保护作用。本文对镁合金的化学表面处理进行相应
的分析。
关键词：镁合金;化学表面处理;氧化膜
中图分类号：T 文献标识码：A
Discussion of Chemical Surface Treatment of Magnesium Alloy
Wang Ziye
(Chemistry and Chemical Engineering Institute of Hubei Normal University, Hubei, 435002)
Abstract：Magnesium alloy is made mainly on the basis of magnesium and mix with other elements. Its has relatively low density , but high r
igidity, and good elasticity,so it can burden greater impact loading and is widely used in the field of aerospace, chemical industry, transportation, etc.
But the research of magnesium alloy has hysteresis quality, and the mainly characteristics are the poor properties of high temperature resistance and
corrosion resistance, which is difficult in working course. Magnesium will generate more holes on its surface and the oxide film is loose, which can n
ot fully play a role of protection. Besides, it is strongly influenced by climate change and serious chemical corrosion will appear. So we have to enhanc
e the chemical surface treatment effect of magnesium alloy by different ways, improve the performance of magnesium alloy to a certain extent and giv
e full play to the protection functions.In this paper, it takes corresponding analysis of the chemical surface treatment of magnesium alloys.
Key words：magnesium alloy；chemical surface treatment；oxidation film
引言
镁合金是由多种元素共同构成的合金，对于化学表面处
理要充分的利用成熟的工艺。电镀、化学镀、镀镍技术等都
是应用较为广泛的化学表面处理技术。保证镁的稳定性，增
强抵抗外界天气变化的效果，是未来镁合金化学表面处理发
展的主要趋势。
一、镁合金概述
镁合金刚性较好，具有较强的稳定性，镁资源相对丰
富，储量较大，很容易回收。被广泛的应用到其他必威体育官方网站
中。
但是镁在应用研究方面还存在滞后性，韧性较差，由于自身
的特点耐高温和耐腐蚀相对较差，直接的造成了加工上的困
难。镁不能够在表面生成自愈钝化膜，会出现多孔的氧化
膜，无法对镁起到保护的作用。特别是在空气潮湿的环境中
将会遭受严重的化学腐蚀，阻碍镁进一步的应用。镁应用
中存在的滞后性效果，主要是由于无法耐高温，腐蚀性较高
等。根据镁合金的特性对基体进行了不同程度的保护，特别
是在变化较大的空气中提升其化学腐蚀性能力。通过合金化
的方式改善化学表面性能。镁合金的化学表面处理受到人们
的关注，新时期既要保证化学处理的效果，同时也要关注环
保，使镁合金化学表面处理能够更加的完善。
二、电镀和化学镀技术
镁合金的化学表面处理主要有电镀和化学镀技术两种。
镁合金化学活性较高，在酸性溶液中很容易被腐蚀。因此在
化学表面处理技术的选择上与其他金属有着明显的差异。为
了能够避免镁合金过度腐蚀，需要在溶液中添加一定的F-，
主要原理是F-与电离生成的Mg2+形成MgF2沉淀，沉淀的
物质能够更好地依附在镁合金化学表面，避免物质出现过度
的腐蚀，在根本上保证基体。镁合金化学镀是一种较为成熟
的工艺技术。主要是利用了Ni-P合金层的非晶态性，致密
的非晶态性将会有效的防止镁合金被腐蚀。镁合金化学表面
处理技术要根据实际情况选择，电镀和化学镀技术都具有明
显的先进性。
三、化学氧化技术
化学氧化技术是在镁合金表面形成致密的氧化膜，这种
氧化膜与基体自然形成的氧化膜相比更加的致密。能够提升
镁合金的耐腐蚀性。是进行涂层处理的底层，能够更好地发
挥涂层防腐蚀性效果，这种涂层与氧化膜形成的结合力效果
抵抗效果更为明显。铬酸盐处理是化学表面处理应用较为广
泛的方式，但是对环境污染相对较大，并且会对人体产生较
大的毒性。铬酸盐处理技术正在被环保无毒的高锰酸盐处理
工艺所取代。处理成本也能够得到有效的控制。但是同样具
有较为明显的缺陷。含铝较高的镁合金在利用高锰酸盐处理
工艺时会氧化反应优先发生于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。新型
的P-Ca复合磷酸盐处理工艺能够使镁合金表面形成多种元
素结合的复合型保护膜。在基体结构上更为牢固。具有更高
的环保意识以及对人体无毒效果，正在逐渐的取代其他化学
表面处理方式，在工业的应用上更为明显。
四、沉积羟基磷酸钙涂层技术
镁不能够在表面生成自愈钝化膜，会出现多孔的氧化
膜，无法对镁起到保护的作用。特别是在空气潮湿的环境中
万方数据
Chenmical Intermediate
123 当代化工研究 百家争鸣 2016·06
将会遭受严重的化学腐蚀，阻碍镁进一步的应用。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，若不及时排除会诱发一定的炎症。
其他表面处理方法
随着对镁合金化学表面处理技术的研究不断的深入，在
技术以及设备上都进行了充分的改进。新的化学表面处理技
术被不断的应用开发。与新材料新设备的结合应用会起到更
高的化学表面处理效果，形成复合型膜层。镁合金化学表面
处理技术不断的发展将会带动相关产业水平的提升。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，
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。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。镁合金化学表面处理将会提升基体的耐磨性，
使硬度在不同的环境中发挥抵抗作用。
五、预处理
镁化学活性较高，特别是在暴露的空气中很容易发生氧
化反应，会在表面形成MgO。这种物质将会导致镁合金基
体的处理极大的困难。因此针对这种情况在进行镁合金化学
表面处理的时候需要进行充分的复杂的预处理。剔除镁合金
表面的附作物，使镁合金表面获取更高地隔绝空气的底层。
镁合金化学表面处理是在预处理基础上开展的。预处理效果
突出，化学表面处理效果明显。采用机械或者化学进行表面
清理，使镁合金的表面结构能够得到改善，提升附着效果。
不同的镁合金在处理方式上具有不同的工艺要求。
六、转化膜处理
转化膜处理主要是在镁合金表面进行阴离子反应，使镁
合金表面生成膜层达到保护的目的。在一般情况下镁合金与
特定腐蚀液进行直接接触，会形成化学反应，这样就会在镁
合金表面形成稳定的化合物膜层。主要的转化膜处理技术有
化学转化、阳极氧化、涂层。
1.化学转化
操作较为简单，并且使用的成本相对较低。在镁合金化
学表面处理技术中应用较为广泛。铬酸盐转化膜是较为成功
的转化膜处理工艺，耐腐蚀性水平较高，转化工艺成熟，转
化膜性能稳定。但是这种转化对人体以及环境的影响破坏较
大，废品处理成本高，不宜广泛的推广。锡酸钠为主盐进行
的新型化学转化工艺将会获得较高的近球状微粒构成的银白
色膜层，能够均匀的分布在化学表面，将会长期的起到防腐
的效果。
2.阳极氧化
又称电化学转化等，是在金属表面进行的电解生成氧化
膜的过程。具有较强的结合力，电绝缘性相对较高。阳极氧
化是目前主要的研究镁合金化学表面处理的方法。是一种较
为环保的工艺。在膜层上通过阳极反应就会形成显微硬度，
与传统相比在工艺配方上有着根本性的提升。阳极养护工艺
将会改善镁合金的耐腐蚀性，有效的封闭镁合金表面的裂
缝，提升表面的完整效果。阳极氧化工艺主要应用低压交流
电，操作上相对安全，节省资源达到环保的目的。特别是微
弧氧化是在传统阳极氧化技术基础上进行的现代技术突破，
是为了阳极氧化工艺发展的重点。工艺简单，不会产生较大
的污染，材料能够适用不同的领域。有陶瓷喷涂层的效果。
等离子体微弧阳极化会在镁合金的表面生成0.5μm的保护
膜，具有较高的抵抗效果。但是生长机制在阳极氧化技术中
的研究相对较差，脆性较高，无法形成均匀的氧化膜层，还
没有对微弧氧化机理进行充分的认识，在恶劣的天气变化中
的影响还较为严重。
3.涂层
阴极环氧电涂层技术，在金属的表面的局部区域进行
阴极处理，并且放置含有涂料的阳极。这样涂料就会在金属
的表面形成均匀的涂层，烘干之后将会增强对外界变化的抵
抗，这种方式环境污染较小。一般在镁合金表面50.8μm的
涂层，能够具有较高的耐腐蚀性。
结束语
镁合金刚性较好，具有较强的稳定性，镁资源相对丰
富，储量较大，很容易回收。被广泛的应用到其他必威体育官方网站
中。
但是镁在应用研究方面还存在滞后性，韧性较差，由于自身
的特点耐高温和耐腐蚀相对较差，直接的造成了加工上的困
难。镁不能够在表面生成自愈钝化膜，会出现多孔的氧化
膜，无法对镁起到保护的作用。特别是在空气潮湿的环境中
将会遭受严重的化学腐蚀，阻碍镁进一步的应用。但是通过
不同的化学表面处理技术能够改善镁合金一定的耐腐蚀性，
在表面进行涂层处理，电化学镀膜等工艺技术应用到镁合金
的保护中。积极研究全新的化学表面处理方法将会进一步的
推广镁合金的应用。
参考文献
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[5]刘亚萍,段良辉,潘俊德,崔彩娥,缪强,徐重.镁合金微弧氧化陶瓷
膜的微观结构、相成分和耐腐蚀性能[J],材料保护,2015,(2):8.
【作者简介】汪子烨（1993~），男，湖北师范大学化学化工学院，研究方向：化学分析 、材料化学。

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