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3月25至26日，產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)、業(yè)內(nèi)精英人士、政府及投資機(jī)構(gòu)將共聚重慶，參與2021中國鎂產(chǎn)業(yè)鏈高峰論壇，共同探討行業(yè)發(fā)展之路!會上，山東省科學(xué)院新材料研究所副所長周吉學(xué)(代)對鎂-鋁異種合金材料連接件整體微弧氧化處理技術(shù)進(jìn)行了講解。
鎂合金的表面防護(hù)技術(shù)工程化應(yīng)用
在十三五國家重點(diǎn)科技專項的支持下，山東省科學(xué)院新材料所開展了一系列鎂合金表面防護(hù)研究工作，主要包括：(1)微弧氧化表面防護(hù)技術(shù);(2)綠色磷化表面防護(hù)技術(shù);(3)電化學(xué)沉積表面防護(hù)技術(shù)。
在微弧氧化的相關(guān)研究集中在：工程化應(yīng)用、特殊功能膜層制備、性能表征及改進(jìn)。
工程化應(yīng)用案例：對鎂合金擠壓型材、鑄造工件 進(jìn)行微弧氧化防護(hù)，擠壓型材成分包括AZ系列、ZK系列、ZM系列等等，微弧氧化后，擠壓型材表面光潔、平整。
低成本/超低成本 微弧氧化電解液配方研究 微弧氧化成本主要為電費(fèi)和電解液兩部分，低成本微弧氧化也主要以上兩點(diǎn)節(jié)約成本。
研究進(jìn)展：已開展AZ31低成本-簡單配方電解液研究，及相關(guān)檢測工作，制備弱堿性甚至中性電解液，兼顧環(huán)保要求。制備高電導(dǎo)率電解液，配合高效微弧氧化工藝研究，將微弧氧化時間縮短至2-3min。該工藝時間為傳統(tǒng)工藝的1/4~1/5，電流為傳統(tǒng)工藝電流2倍。
低成本電解液配方及短時間微弧氧化工藝：低成本電解液將配方成分縮減至3種(微量NaOH)，成本非常低。配合高效微弧氧化電工藝，可以實(shí)現(xiàn)鎂合金按AZ31快速微弧氧化(2min)，且膜層性能較好。
AZ80鑄造鎂合金高效微弧氧化處理方法：通過高效微弧氧化工藝，1.5min即在AZ80鑄造鎂合金表面制備出3um陶瓷膜;3min時膜層增至6um。主要結(jié)論：1. 隨著處理時間增加，表面趨于平整 (自平整) 2.處理時間增加，表面孔洞尺度增大。3.不同處理時間表面膜層成分基本一致。
快速微弧氧化工藝能夠大幅提高AZ80鎂合金的耐蝕性(包括腐蝕電位和長周期腐蝕試驗);提升規(guī)律為：1.5min前，耐蝕性大幅提升，1.5min后，其耐蝕性則緩慢提升。微弧氧化處理后的AZ80鎂合金主要腐蝕形式為點(diǎn)蝕，5%中性鹽霧試驗180h后腐蝕面積占總面積達(dá)12%。
絕緣陶瓷-導(dǎo)電復(fù)合功能膜制備
目的：滿足涂層表面導(dǎo)電性、電磁屏蔽性能等需求，兼具良好的防腐蝕性能。
研究路線：陶瓷層+功能涂層，制備功能復(fù)合導(dǎo)電涂層。
技術(shù)特征：1.利用陶瓷層切斷電化學(xué)腐蝕閉合回路，形成陽極-絕緣層-陽極的防腐蝕結(jié)構(gòu)。2.膜層協(xié)同防護(hù)，實(shí)現(xiàn)陶瓷絕緣層封孔，進(jìn)一步增強(qiáng)鎂合金防腐性能。
研究進(jìn)展：開展了低電阻、高導(dǎo)電性“陶瓷-導(dǎo)電層”復(fù)合防護(hù)涂層的研究工作，在陶瓷層表面化學(xué)制備一層銀膜，制備出低電阻、高導(dǎo)電功能膜層。復(fù)合涂層具備良好的電磁屏蔽、導(dǎo)電性能，外觀美觀平整。
鎂-鋁 異質(zhì)金屬整體表面防護(hù)技術(shù)
技術(shù)難點(diǎn)：如何克服異質(zhì)金屬物理、化學(xué)/電化學(xué) 性質(zhì)差異引起的反應(yīng)非平衡性。技術(shù)特點(diǎn)：避免 分體式 組裝過程中對膜層的破壞。高阻抗、絕緣陶瓷層整體包裹鎂-鋁異質(zhì)金屬連接件，切斷腐蝕回路。提高鎂-鋁異質(zhì)金屬整體耐蝕性，降低鎂與鋁之間的腐蝕電位差。
應(yīng)用領(lǐng)域：輕量化結(jié)構(gòu)整體表面防護(hù)。利用高效微弧氧化處理方法。
陶瓷膜截面分析發(fā)現(xiàn)：鋁和鎂 表面膜層厚度相當(dāng)，整體陶瓷膜制備較均衡。1.5min 鋁和鎂表面 已形成主要的氧化膜層，隨著處理時間增加，膜層更加致密。1.5min后膜層厚度基本保持不變，膜層厚度在6um左右。
陶瓷膜表面形貌分析發(fā)現(xiàn)：隨著處理時間增加，表面膜層平整度得到有效提升。(自平整能力)隨著處理時間增加，表面膜層孔洞直徑增加。EDS/XRD結(jié)果顯示，不同處理時間的表面膜層成分基本相同，鋁合金表面的為Al2O3，鎂合金表面的為MgO。鎂合金表面膜層先于鋁合金膜層生長。
通過電化學(xué)測試可以發(fā)現(xiàn)：整體微弧氧化提高鎂、鋁部分耐蝕性能。降低鎂與鋁之間的腐蝕電位差。AZ31鎂合金耐蝕性能先于6061鋁合金提高，且3min鎂即獲得相當(dāng)?shù)哪臀g性;而鋁需要更長的時間提高耐蝕性。說明鎂-鋁異質(zhì)金屬整體微弧氧化反應(yīng)存在時序性。 通過電化學(xué)測試可以發(fā)現(xiàn)：檢測不同處理時間陶瓷膜厚度發(fā)現(xiàn)：AZ31鎂先于6061鋁生長，優(yōu)先時間為3min左右。10min左右，鎂、鋁陶瓷膜生長基本穩(wěn)定，膜層不再增厚。
異質(zhì)金屬整體表面防護(hù)技術(shù)
通過表面形貌及EDS可以發(fā)現(xiàn)：6061-7075攪拌摩擦焊接件不同區(qū)域表面陶瓷膜形貌不同，尤其是焊縫區(qū)。島狀的多孔陶瓷層分布在致密層上。EDS線掃描顯示：多孔陶瓷層表面含有Si。由母材區(qū)向焊縫區(qū)過渡，島狀多孔陶瓷層數(shù)量減少。EDS結(jié)果顯示：致密基底層成分為Al2O3.島狀多孔陶瓷層與母材表面膜層元素一致。
EDS和XRD結(jié)果表明：6061與7075表面陶瓷膜成分相近，主要為 y-Al2O3和少量的a-Al2O3及莫來石，焊縫區(qū)中間致密基底層成分為y-Al2O3。焊縫區(qū)表面島狀多孔陶瓷層與致密基底層成分不一致。6061、7075表面膜層存在大量的漫散射峰，推斷可能存在非晶態(tài)物質(zhì)，EDS結(jié)果顯示存在P元素，XRD未尋找到晶態(tài)含P物質(zhì)。由此推斷非晶形成機(jī)理：在電弧高溫作用下形成的氧化物熔體，其表面在電解液激冷下，高溫熔體外殼形成非晶。
異質(zhì)金屬整體微弧氧化反應(yīng)時序性與選擇性驗證：從處理后的6061-7075連接件取樣，測量膜層擊穿電壓。6061、7075、焊縫單體微弧氧化，測量膜層擊穿電壓。 發(fā)現(xiàn)：單體微弧氧化膜層擊穿電壓相近;從焊接件取樣的膜層中，6061擊穿電壓最高，其次是7075.說明 6061-7075整體處理存在反應(yīng)時序性和選擇性，6061優(yōu)先覆蓋膜層，7075次之，焊縫區(qū)最后;但反應(yīng)是同步進(jìn)行的。
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