鎂合金是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，同時(shí)具有高的比強(qiáng)度和良好的鑄造性能，成為工程塑料、鋁合金和鋼材應(yīng)用的競(jìng)爭(zhēng)者或替代品，在汽車、航空、電子、兵工等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，但其化學(xué)活性高（標(biāo)準(zhǔn)電極電位為?2.37 V）、極易腐蝕、耐磨性差、表面膜疏松多孔等，這些缺點(diǎn)成為制約其發(fā)揮結(jié)構(gòu)性能優(yōu)勢(shì)的最大障礙。因此，鎂合金需要進(jìn)行表面處理后才能在大氣條件下長(zhǎng)期使用。
目前廣泛采用的表面改性方法主要有陽(yáng)極氧化處理、微弧氧化處理、激光表面處理、離子注入和磷化電泳處理等[1-2]。但是，經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)的陽(yáng)極氧化處理的鎂合金表面的氧化膜較薄、耐蝕性差及嚴(yán)重環(huán)境污染等問(wèn)題，難以滿足防腐和環(huán)保的要求[3]；離子注入和激光表面處理因成本和批量生產(chǎn)問(wèn)題阻礙了其發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用[4]；磷化電泳處理工藝還不成熟、工藝過(guò)程復(fù)雜、廢水排放量大、環(huán)境污染嚴(yán)重，限制了其應(yīng)用和發(fā)展[5]。而微弧氧化是將Mg、Al、Ti等有色金屬置于電解液中，利用火花放電作用在鎂合金表面生成陶瓷膜的方法。由于微弧氧化技術(shù)生成的陽(yáng)極氧化膜與金屬基體結(jié)合力強(qiáng)、電絕緣性好、光學(xué)性能優(yōu)良、耐熱沖擊、耐磨損、耐腐蝕，表面防護(hù)效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的表面處理方法，同時(shí)該技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、效率高、無(wú)污染、處理工件能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為鎂合金常用的表面處理方法[6-7]。
本文從微弧氧化技術(shù)的發(fā)展研究現(xiàn)狀著手，重點(diǎn)討論了電解液體系、電參數(shù)、氧化時(shí)間、添加劑等對(duì)鎂合金陶瓷膜性能的影響，進(jìn)而分析了微弧氧化陶瓷膜的組成、結(jié)構(gòu)特征和形成過(guò)程，總結(jié)了鎂合金微弧氧化存在的問(wèn)題并對(duì)其發(fā)展進(jìn)行了展望。
1. 微弧氧化的研究現(xiàn)狀
微弧氧化概念于20世紀(jì)50年代提出[8]，70年代Markow在傳統(tǒng)鋁陽(yáng)極上進(jìn)行陽(yáng)極氧化研究，被Yerokhin[9]稱之為微弧氧化技術(shù)。微弧氧化裝置主要由電源和電解槽組成，如圖1所示。微弧氧化技術(shù)所形成的氧化膜具有明顯的三層結(jié)構(gòu)：外部的疏松層、中間的致密層和內(nèi)部的結(jié)合層。致密層占總膜厚的90%，與基體形成微區(qū)冶金結(jié)合。疏松層中存在許多孔洞及其他缺陷，其物理、化學(xué)特性與微弧氧化處理時(shí)電參量的選擇、電解液的配方以及樣品自身的特性有關(guān)。微弧氧化技術(shù)與陽(yáng)極氧化技術(shù)的比較如表1所示。Kurse[11]利用火花放電在純鋁表面獲得含Al2O3的硬質(zhì)膜層，為微弧氧化技術(shù)提供了研究基礎(chǔ)。
