2.1  鎂制品主要表面性能要求

通常用于取代鋁、鐵或塑膠的鎂合金，表面處理時(shí)的原則之一是保持材料本身的優(yōu)越性能，而更重要的一點(diǎn)是要把一些差于其它材料的性能提升上來，以達(dá)到產(chǎn)品的性能要求，如耐腐蝕性。下面列出一些鎂合金制品的主要表面性能要求。

2.1.1  汽車、摩托車、工具類性能要求

（一）、一般機(jī)械性能：硬度、強(qiáng)度、抗沖擊性、抗疲勞性等。

（二）、保護(hù)性：耐腐蝕性、耐化學(xué)性、耐候性、防污染性。

（三）、裝飾性：著色性、光澤性等。

（四）、可加工性：如焊接性、粘接性等

2.1.2  3C制品類性能要求

（一）、一般機(jī)械性能：硬度、強(qiáng)度、抗沖擊性、抗疲勞性等。

（二）、保護(hù)性：耐腐蝕性、耐化學(xué)性、耐候性、防污染性。

（三）、熱傳導(dǎo)性

（四）、導(dǎo)電性

（五）、電磁屏蔽性

（六）、可加工性：如焊接性、粘接性等

（七）、裝飾性：著色性、光澤性等。

大多數(shù)產(chǎn)品零件不會(huì)對(duì)全部性能提出較高要求，通常只針對(duì)其產(chǎn)品的部分性能提出高要求，以便降低技術(shù)門檻，降低產(chǎn)品綜合成本。

2.2  壓鑄鎂合金制品素材表面分析

要開發(fā)出一個(gè)完善的表面處理技術(shù)與工藝，必須要充分掌握原材料表面的物理化學(xué)特性的影響，現(xiàn)僅對(duì)鎂合金壓鑄件的表面狀況對(duì)處理工藝的影響進(jìn)行分析。

2.2.1  表面原始疏松膜的影響

   在通常的大氣環(huán)境中，鎂合金制品表面會(huì)形成以Mg(OH)₂和MgCO₃為主的不動(dòng)態(tài)被膜，這層膜防腐蝕性能不好，不適合作長期的防護(hù)，處理前應(yīng)先想法除去。

2.2.2  脫模劑附著的影響

   在目前最實(shí)用的壓鑄法中，成型時(shí)脫模劑粘著在原材料表面上，在時(shí)還會(huì)卷入原材料內(nèi)部，這導(dǎo)致制品表面化學(xué)性質(zhì)不均勻，給處理工作帶來困難。

2.2.3  合金表面偏析濃化的影響

在成型過程中，某些合金元素會(huì)偏析富集于工件表面，如AZ91系列的Al、Zn會(huì)在壓鑄件表面偏析濃化，造成表面化學(xué)性質(zhì)與基體內(nèi)部不一致，從而導(dǎo)致處理難度的增加。

2.2.4  成型不均勻的影響

   一指脫模劑的殘留與合金成份的偏析濃化不均勻，每一件都不一樣，對(duì)同一工件，各部分也完全不同； 二指成型過程中，各部分的結(jié)晶結(jié)構(gòu)不均勻。如澆口部和溢出部一處致密精細(xì)，一處粗糙多孔，另有一些部位致密部分和粗糙部分混在一起，這些都會(huì)影響處理工藝與處理效果。

2.3   鎂合金表面處理技術(shù)

不同產(chǎn)品及其應(yīng)用環(huán)境的差異，以及同一產(chǎn)品不同部位的零件，其表面處理工藝、方法都有所不同。

下面簡要的介紹一下各處理工藝。

2.3.1          化學(xué)轉(zhuǎn)化膜

化學(xué)轉(zhuǎn)化膜主要針對(duì)涂裝前處理，目前應(yīng)用較多的有下列幾種：

（一）、鉻系無機(jī)鹽轉(zhuǎn)化膜。以鉻酸和重鉻酸為主要成份的水溶液化學(xué)處理工藝，生成的鉻酸鹽復(fù)合膜耐蝕性好，涂裝附著力強(qiáng)，具有自動(dòng)修復(fù)能力。目前相關(guān)工藝已比較成熟，但其生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)保不利，已逐漸被其它非鉻系處理工藝所取代。

（二）、非鉻系無機(jī)鹽轉(zhuǎn)化膜。目前以磷酸鹽、錳酸鹽系列為主，皮膜耐蝕性已接近鉻化膜，其它各項(xiàng)性能指標(biāo)也都達(dá)到要求。由于環(huán)保要求所至，逐漸成為當(dāng)前研究和生產(chǎn)所采用的主流工藝。

（三）、非鉻系有機(jī)轉(zhuǎn)化膜。最早研發(fā)于日本，國內(nèi)部分外資企業(yè)已開始引進(jìn)運(yùn)用于生產(chǎn)，主要針對(duì)既要求高耐蝕性又須具備良好導(dǎo)電性能的3C制品。

2.3   鎂合金表面處理技術(shù)

不同產(chǎn)品及其應(yīng)用環(huán)境的差異，以及同一產(chǎn)品不同部位的零件，其表面處理工藝、方法都有所不同。

下面簡要的介紹一下各處理工藝。

2.3.1          化學(xué)轉(zhuǎn)化膜

化學(xué)轉(zhuǎn)化膜主要針對(duì)涂裝前處理，目前應(yīng)用較多的有下列幾種：

（一）、鉻系無機(jī)鹽轉(zhuǎn)化膜。以鉻酸和重鉻酸為主要成份的水溶液化學(xué)處理工藝，生成的鉻酸鹽復(fù)合膜耐蝕性好，涂裝附著力強(qiáng)，具有自動(dòng)修復(fù)能力。目前相關(guān)工藝已比較成熟，但其生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)保不利，已逐漸被其它非鉻系處理工藝所取代。

（二）、非鉻系無機(jī)鹽轉(zhuǎn)化膜。目前以磷酸鹽、錳酸鹽系列為主，皮膜耐蝕性已接近鉻化膜，其它各項(xiàng)性能指標(biāo)也都達(dá)到要求。由于環(huán)保要求所至，逐漸成為當(dāng)前研究和生產(chǎn)所采用的主流工藝。

（三）、非鉻系有機(jī)轉(zhuǎn)化膜。最早研發(fā)于日本，國內(nèi)部分外資企業(yè)已開始引進(jìn)運(yùn)用于生產(chǎn)，主要針對(duì)既要求高耐蝕性又須具備良好導(dǎo)電性能的3C制品。

（四）、化學(xué)氧化膜。通過各種化學(xué)氧化方法獲得的轉(zhuǎn)化膜，主要應(yīng)用于要求不高的低端產(chǎn)品的涂裝前處理及工序間臨時(shí)防護(hù)處理。國內(nèi)航天航空、軍工企業(yè)早在60年代已有比較成熟的處理工藝。

（五）、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的比較。幾種常用化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的性能比較見表二。

2.3.2          陽極氧化膜

    一種電化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，比化學(xué)轉(zhuǎn)化膜厚，強(qiáng)度高、硬度大、耐磨耐蝕性好，膜層具有多孔性，可作為涂裝前的良好基底。經(jīng)過封閉處理后的工件防腐性能更好，可直接作為最終涂層使用。

2.3.3          微弧氧化

也稱作表面陶瓷化，是陽極氧化技術(shù)的發(fā)展，其原理是在陽極區(qū)產(chǎn)生等離子微弧電火花，使工件表面（陽極區(qū)）局部溫度升高到2000℃以上，從而使陽極氧化物熔覆在工件表面，并與基體金屬產(chǎn)生冶金結(jié)合，形成一層附著緊密的致密陶瓷質(zhì)氧化膜（如圖五、圖六），其耐磨耐蝕性、強(qiáng)度、硬度、附著力都比普通的陽極氧化膜要好許多。

國內(nèi)航天航空工業(yè)早在80年代就已頻布了鎂及鎂合金鍍金工藝規(guī)范，成熟的鍍金技術(shù)廣泛應(yīng)用于航天航空及軍工工業(yè)，但在民間目前還沒有開發(fā)出成熟的電鍍工藝。在鎂合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展較早的歐洲、日本及臺(tái)灣則有小批量試產(chǎn)。

2.3.4          化學(xué)鍍

工藝較成熟的直接鍍化學(xué)鎳，目前已用于實(shí)際生產(chǎn)。鎂合金直接鍍化學(xué)鎳，工藝較傳統(tǒng)方法簡單許多，流程短、鍍層附著力佳、具金屬光澤，硬度可達(dá)500-680HV，具有良好的導(dǎo)電性（阻抗為50-100μΩ.cm），EMI性能優(yōu)良。另外就是處理液不使用傳統(tǒng)的鉻酸或氰化物，符合環(huán)保要求。

圖七是化學(xué)鍍鎳的顯微結(jié)構(gòu)圖，圖八是化學(xué)鍍鎳樣品的照片，顯微結(jié)構(gòu)中的結(jié)晶呈圓珠狀?；瘜W(xué)鎳的膜層為淺金黃色，帶明顯的金屬光澤。

2.3.5          氣相沉積

    如用物理氣相沉積技術(shù)在鎂合金表面形成鉻或氮化鉻涂層；或者形成有機(jī)包覆涂層，如聚乙烯聚吡咯涂層。

2.3.6          其它方法

如離子束輔助沉積（IBAD）氧化鎂涂層，氮離子注入改性，激光表面處理等等。

2.4 表面處理技術(shù)的選擇

2.4.1  根據(jù)產(chǎn)品運(yùn)用環(huán)境來選擇

不同的產(chǎn)品，其使用環(huán)境不一樣，表面的技術(shù)要求也不一樣，那么所采用的處理工藝也不一樣，既要突出其技術(shù)要求，又要使成本最低。如汽車、摩托車制品要突出其耐磨、耐沖擊、強(qiáng)度、硬度等方面的要求，此時(shí)選擇微弧氧化、陽極氧化等工藝較適合；3C制品則強(qiáng)調(diào)其導(dǎo)電性、電磁屏蔽性等方面，按此要求選擇導(dǎo)電氧化、有機(jī)膜法（導(dǎo)電性）、非鉻系膜（導(dǎo)電性）等較好。

2.4.2  根據(jù)不同合金牌號(hào)及成份來選擇

不同的合金牌號(hào)具有不同的化學(xué)成份及化學(xué)特性，在壓鑄成型過程中，表面偏析濃化的成份也不一樣，從而在處理液配方、工藝條件方面都有所不同。

2.4.3  根據(jù)冷、熱室壓鑄件來選擇

目前的成型工藝主要有熱室壓鑄法、冷室壓鑄法、半固態(tài)壓鑄法等，每一種工藝成型的產(chǎn)品都有不同的結(jié)晶結(jié)構(gòu)及表面特性，其處理配方及工藝也會(huì)有所不同。

2.4.4  根據(jù)成本及性能比來選擇

一個(gè)產(chǎn)品往往有多種工藝方法可供選擇，此時(shí)就要注意性價(jià)比的選擇，所選方法既要令人滿意又要成本低，如果其成本高于實(shí)際使用價(jià)值那就是浪費(fèi)金錢，成本低但保護(hù)方法行不通的也是一種浪費(fèi)。

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