鎂合金壓鑄材料的耐腐蝕性如何
鎂合金壓鑄材料的耐腐蝕性較差,這是其最主要的性能短板之一,必須通過針對性的表面處理才能滿足大多數實際應用需求。
這個問題切得很準,耐腐蝕性正是制約鎂合金更廣泛應用的關鍵因素,其根源和改善方式都有明確的技術邏輯。
- 化學活性極高:鎂是自然界中化學活性最強的金屬之一,其標準電極電位僅為 - 2.37V,遠低于鐵(-0.44V)和鋁(-1.66V)。這意味著在潮濕、含鹽或酸性環境中,鎂合金極易作為陽極發生氧化腐蝕,生成疏松的氧化鎂(MgO)或氫氧化鎂(Mg (OH)?)薄膜。
- 表面氧化膜不致密:鎂合金表面自然形成的氧化膜結構疏松、附著力差,無法像鋁合金表面的氧化膜那樣形成連續致密的保護層,無法有效阻止腐蝕介質(如水、氧氣、氯離子)滲透到基體內部,導致腐蝕持續發生。
- 壓鑄工藝的影響:壓鑄過程中,金屬液高速填充型腔可能卷入氣體,形成內部氣孔或微裂紋。這些缺陷會成為腐蝕的 “突破口”,加速局部腐蝕(如點蝕、晶間腐蝕)的發生。
在實際應用中,鎂合金壓鑄件常見的腐蝕形式包括:
- 均勻腐蝕:表面整體發生緩慢的氧化反應,表現為失去金屬光澤、出現灰白色腐蝕產物。
- 點蝕:在氯離子(如海洋環境、冬季融雪劑)作用下,局部氧化膜被破壞,形成針狀小孔,逐步向內部擴展,對結構強度威脅較大。
- 電偶腐蝕:當鎂合金與其他電位更高的金屬(如鋼、銅、鎳)直接接觸并處于電解質環境(如潮濕空氣)中時,會形成原電池,鎂合金作為陽極被快速腐蝕。這是汽車等多材料裝配結構中必須重點防范的問題。
由于自身耐蝕性不足,鎂合金壓鑄件幾乎都需要進行表面處理才能使用,常見工藝包括:
化學轉化處理
- 這是最基礎的前處理工藝,通過將工件浸入特定化學溶液(如鉻酸鹽、磷酸鹽、無鉻鈍化劑),在表面生成一層致密的化學轉化膜(如鉻化膜、磷化膜)。
- 該膜層能有效隔絕腐蝕介質,同時為后續的涂裝提供良好的附著力。目前為符合環保要求,無鉻鈍化工藝已逐漸取代傳統的鉻酸鹽鈍化。
陽極氧化與微弧氧化
- 陽極氧化:通過電解作用,在鎂合金表面生成一層較厚的氧化膜(厚度通常 5-20μm),耐蝕性優于化學轉化膜,但膜層較脆。
- 微弧氧化(MAO):在高壓脈沖電場作用下,鎂合金表面發生微弧放電,生成一層與基體結合牢固、厚度更大(20-100μm)且更致密的陶瓷氧化膜。該工藝能顯著提升鎂合金的耐蝕性和耐磨性,是目前性能最優的表面處理方案之一,但成本相對較高。
涂覆處理
- 在經過前處理(如化學轉化)的鎂合金表面噴涂油漆、粉末涂料或進行電泳涂裝,形成有機涂層。
- 有機涂層能完全隔絕腐蝕介質,耐蝕性優異,同時可根據需求實現不同的顏色和外觀效果,廣泛應用于汽車、3C 產品等領域。
金屬鍍層
- 通過電鍍、化學鍍等方式在鎂合金表面沉積一層耐蝕金屬(如鎳、銅、鋅)。
- 該方法能提升耐蝕性,但工藝復雜,且需注意鍍層與鎂合金基體的電位匹配,避免產生電偶腐蝕。