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域具有廣闊的應用前景和極其重要的經濟價值。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，有很高的化學和電化學活性，因此其化學穩定性低、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用。因此，如何從滿足工業應用的角度有效地提高鎂合金的耐磨抗蝕性能，成為當今鎂合金材料開發研究中急待解決的關鍵技術難題。

我國裝甲兵工程學院采用高速電弧噴涂技術在鎂合金表面制備鋁基非晶納米晶復合防護涂層，取得很好的效果。高速電弧噴涂技術具有優質、高效、低成本、噴涂作業面積大、可產業化應用等特點，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，熔融態的噴涂粒子具有極高的冷卻速率，容易獲得非晶納米晶復合涂層，且涂層沉積效率高、成本低。因此，采用高速電弧噴涂技術在鎂合金基體表面制備鋁基非晶納米晶復合防護涂層，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，成功制備了Al-Ni-Y-Co非晶納米晶復合涂層。涂層各個區域的組織均勻、致密。呈現典型的層狀結構特征，層與層之間結合緊密，沒有裂紋存在，涂層和基體結合良好，結合處沒有明顯的孔隙和裂紋。涂層與基體的結合方式主要以機械結合為主，但微區冶金結合也起著一定作用。孔隙率約為1.8%，結合強度為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、少量微晶的結構組成。

實驗表明，Al-Ni-Y-Co非晶納米晶復合涂層的耐磨性為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果顯示，Al-Ni-Y-Co非晶納米晶復合涂層的耐腐蝕性能比AZ91鎂合金材料優異得多。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、納米晶和微晶相結構，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，阻止腐蝕進一步發生。而熔滴在飛行過程中形成的氧化膜，與這種復合結構交替，構成了Al-Ni-Y-Co復合涂層，使鎂合金壓鑄件具有優異的耐腐蝕性能。

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