空天新材：高效表面處理技術提升鎂合金的腐蝕防護能力

日期：2024年12月12日

鎂合金作為輕質高比強度的代表性金屬材料，具有易于加工成形、導熱導電性好、阻尼減振、電磁屏蔽和容易再回收等優點，被譽為“21世紀綠色工程材料”。鎂合金已經成為航空航天、軍工、汽車工業、電子通信等領域的重要結構材料。在航空航天領域，鎂合金被廣泛應用于制造飛機、導彈以及衛星上的重要機械裝備零件，能夠有效減輕重量，提高飛行器的機動性能，降低航天器的發射成本。

然而，在航空航天及相關設備的運行和服役過程中，所處的環境往往極其惡劣，尤其在海洋鹽霧等苛刻條件下，可能會影響裝備的安全使用壽命。因此，必須對這些材料進行必要的表面處理，以提高其安全性和適應性，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，從而保證其在嚴酷環境中的長久使用，河南空天新材料研究院（下文簡稱“空天院”）會對鎂合金進行導電氧化、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，使其在各種應用中表現出色，確保安全可靠。

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

空天院通過精確調整配方和工藝參數，對鎂合金進行導電氧化處理，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。工藝穩定可靠，加工效率高，導電氧化膜層致密且顏色均勻，同時具備優異的導電性能和耐腐蝕性。這使得空天院生產的鎂合金零件在需要導電和電磁屏蔽的應用中表現出色，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），是從陽極氧化技術的基礎上發展而來的，通過在弧光放電所產生的瞬時高溫高壓下，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、結合力強、耐蝕性和耐磨性良好的優點，可以為鎂合金提供更好的防護。微弧氧化作為一項綠色環保技術被廣泛應用于航空航天、武器以及機械裝備等領域。

空天院所生產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600~1100HV，結合強度≥65MPa，鹽霧試驗192h后表面仍能保持完好，膜層厚度可根據客戶需求進行調控，范圍在15~40μm。空天院的微弧氧化產品已通過國軍標三防試驗的相關檢測，評級為保護九、十級，滿足航空航天和軍工的使用需求。

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

電泳涂裝是電化學和高分子化學相結合的新技術，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反應，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、生產效率高以及節能環保等優點，被廣泛應用于金屬材料的腐蝕防護。

為了進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合力，以及其固有的多孔結構和較大的比表面積，這些特性顯著增強了漆層與陶瓷層之間的結合力。空天院進行了大量的微弧氧化與電泳復合工藝試驗，深入研究了不同微弧氧化前處理對電泳工藝的影響。憑借豐富的表面處理經驗，實現了高良品率，所獲得的復合膜層在耐中性鹽霧試驗中可達到1000小時，并經過百格測試未出現脫落現象，充分滿足客戶的使用需求。

鎂合金作為一種新型結構材料，其表面處理技術在提升性能和使用壽命方面發揮著關鍵作用。空天院通過應用上述表面處理技術，特別是一些復合處理工藝，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域的應用前景更加廣闊。隨著技術的不斷創新，鎂合金的發展前景愈加廣闊，必將成為替代傳統金屬材料的重要力量。

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