鎂合金壓鑄之如何提高鎂合金抗腐蝕性能

鎂合金壓鑄、鎂合金在汽車、電子、電器、交通、航天、航空和國防軍事等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景和極其重要的經(jīng)濟價值。但是鎂合金的電極電位非常負(-2.34 V)，且Mg的氧化膜一般都比較疏松多孔，有很高的化學(xué)和電化學(xué)活性，因此其化學(xué)穩(wěn)定性低、抗腐蝕性能差，另外，鎂合金的硬度低，耐磨性能較差，這些缺陷在一定程度上也制約了鎂合金的廣泛應(yīng)用。因此，如何從滿足工業(yè)應(yīng)用的角度有效地提高鎂合金的耐磨抗蝕性能，成為當(dāng)今鎂合金材料開發(fā)研究中急待解決的關(guān)鍵技術(shù)難題。

我國裝甲兵工程學(xué)院采用高速電弧噴涂技術(shù)在鎂合金表面制備鋁基非晶納米晶復(fù)合防護涂層，取得很好的效果。高速電弧噴涂技術(shù)具有優(yōu)質(zhì)、高效、低成本、噴涂作業(yè)面積大、可產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用等特點，已成為制備防腐耐磨涂層的重要表面防護手段之一。在高速電弧噴涂過程中，熔融態(tài)的噴涂粒子具有極高的冷卻速率，容易獲得非晶納米晶復(fù)合涂層，且涂層沉積效率高、成本低。因此，采用高速電弧噴涂技術(shù)在鎂合金基體表面制備鋁基非晶納米晶復(fù)合防護涂層，對解決鎂合金零件表面防腐耐磨問題具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。他們所采用的基體材料為AZ91鎂合金(含8.3~9.7%Al,0.35~1.0%Zn,0.15~0.5%Mn,0.1%Si,0.005%Fe,0.03%Cu,0.002%Ni)，采用自動化高速電弧噴涂技術(shù)，成功制備了Al-Ni-Y-Co非晶納米晶復(fù)合涂層。涂層各個區(qū)域的組織均勻、致密。呈現(xiàn)典型的層狀結(jié)構(gòu)特征，層與層之間結(jié)合緊密，沒有裂紋存在，涂層和基體結(jié)合良好，結(jié)合處沒有明顯的孔隙和裂紋。涂層與基體的結(jié)合方式主要以機械結(jié)合為主，但微區(qū)冶金結(jié)合也起著一定作用?？紫堵始s為1.8%，結(jié)合強度為26.8 MPa；平均顯微硬度值約為311.7 HV，是AZ91鎂合金的5倍。涂層由非晶相中彌散分布尺寸為10~80 nm納米晶相、少量微晶的結(jié)構(gòu)組成。

實驗表明，Al-Ni-Y-Co非晶納米晶復(fù)合涂層的耐磨性為AZ91鎂合金的6倍，磨損量較低。這是由于涂層中非晶相中彌散分布有α-A1相等納米晶粒，這些納米晶粒在一定程度上可以起到彌散強化作用，在磨損過程中阻止材料的裂紋擴展，使得鋁基非晶納米晶復(fù)合涂層具有良好的抗磨損性能。

5%NaCI水溶液中的耐腐蝕性能測試結(jié)果顯示，Al-Ni-Y-Co非晶納米晶復(fù)合涂層的耐腐蝕性能比AZ91鎂合金材料優(yōu)異得多。其自腐蝕電位值正于AZ91鎂合金，自腐蝕電流密度值約為AZ91鎂合金的1/5。其腐蝕后的表面形貌比AZ91鎂合金要平整，點蝕較少。Mg活性強，因此鎂合金材料很容易發(fā)生氧化，在其表面形成一層氧化膜，但是這層氧化膜對氯離子侵蝕的抵御作用很微弱，易遭到破壞。而在Al-Ni-Y-Co涂層中，存在非晶、納米晶和微晶相結(jié)構(gòu)，在非晶基體上存在彌散分布的納米晶相。非晶相沒有晶界和缺陷，具有良好的耐腐蝕性能；納米晶相的存在，能促進鈍化膜的形成，阻止腐蝕進一步發(fā)生。而熔滴在飛行過程中形成的氧化膜，與這種復(fù)合結(jié)構(gòu)交替，構(gòu)成了Al-Ni-Y-Co復(fù)合涂層，使鎂合金壓鑄件具有優(yōu)異的耐腐蝕性能。

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