鎂合金是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料。具有高的比強度、高的剛度，良好的加工性能、電磁屏蔽性好、減震性好、尺寸穩(wěn)定性、拋光性及鑄造性，同時具有良好的機加工、焊接、抗沖擊性能，且抗老化、原料豐富及可再循環(huán)等優(yōu)良的綜合性能。在航空工業(yè)、汽車工業(yè)、電子通訊和軍事工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用前景，被譽為最理想的電子產(chǎn)品殼體材料和輕型車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)材料[1-3]。又由于質(zhì)輕和良好的生物相容性，目前已被考慮用于植入人體的生物材料[4]。但其彈性模量低、可塑性差，特別是耐腐蝕性能差，嚴(yán)重影響了鎂合金的廣泛應(yīng)用[5-6]。鎂在實用金屬中電位最負(fù)，標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-2.73 V，易氧化，在空氣中自發(fā)形成一層疏松多孔的氧化膜，在潮濕環(huán)境、酸性及中性介質(zhì)中易受腐蝕，因此對鎂合金表面進(jìn)行處理以提高其耐蝕能力是十分必要的。鎂合金表面處理方法很多，如化學(xué)轉(zhuǎn)化、化學(xué)氧化及陽極氧化、有機涂層、表面改性、金屬鍍層等處理方法，而在鎂合金表面低溫熔鹽電鍍鋁具有良好的應(yīng)用前景。在電鍍鋁前必須對鎂合金進(jìn)行前處理，通常是以化學(xué)處理的方法得到適于電鍍鋁的一層轉(zhuǎn)化膜，這一轉(zhuǎn)化膜在鎂合金電鍍鋁前起到暫時的保護(hù)作用，防止鎂合金表面暴露在空氣中氧化，且在電鍍鋁的過程中易被去除或被鍍層替代，而對轉(zhuǎn)化膜的機械性能不作過高要求。本試驗主要對鎂合金電鍍鋁的前處理工藝進(jìn)行研究，以期找到一種在鎂合金表面電鍍鋁的簡單有效的前處理方法。

　　1 試驗部分
　　1.1 試驗所用材料
　　所采用的試驗材料為AZ261鎂合金，各合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為：w（Al）＝5.0％～7.0％，w（Zn）＝0.8％～1.0％，w（Fe）＜0.01％，w（Si）＜0.01％，w（Cu）＜0.03％，w（Ni）＜0.005％，余量為Mg。
　　1.2 工藝流程
　　試樣→打磨→脫脂→水洗→堿洗→水洗→鈍化→水洗→吹干→烘干→檢測。
　　1.3 前處理工藝參數(shù)及配方
　?。?/span>1）試樣制備。制各20mm×10 mm×5 mm的AZ61鎂合金試樣，依次用800＃、1200＃、1500＃的水磨砂紙將其表面打磨平滑，然后對其表面進(jìn)行拋光，以保證所有試樣具有相同的表面粗糙度。
　?。?/span>2）脫脂。打磨好的試樣放至丙酮溶液中超聲清洗5min，脫脂的目的是去除工件表面油污、贓物、拋光膏等，獲得清潔、無油脂的表面。
　?。?/span>3）堿洗。在70℃～80℃的100 g/L氫氧化鈉水溶液中保持10min，以進(jìn)一步除去樣品表面的油污。在堿性溶液中，鎂的表面氧化膜發(fā)生了轉(zhuǎn)化，MgO變?yōu)?/span>Mg（OH）2。
　?。?/span>4）鈍化。配制不同濃度的HF（體積分?jǐn)?shù)為40％，分析純配制）在室溫下進(jìn)行兩因素三水平全因子試驗，從濃度和時間兩個方面來考慮HF對鈍化膜的影響。工藝參數(shù)見表1。

表1 試驗因素水平值

　　　　1.4 轉(zhuǎn)化膜性能的檢測
　　對前處理后的轉(zhuǎn)化膜進(jìn)行檢測包括：
　?。?/span>1）物相XRD測試。采用X射線衍射分析前處理后的轉(zhuǎn)化膜層的結(jié)構(gòu)和物相。
　?。?/span>2）膜厚的測試。采用德國生產(chǎn)的型號為dektrophysik－minitest600BN2的渦流測厚儀對前處理后的轉(zhuǎn)化膜進(jìn)行厚度的測試。
　?。?/span>3）表面形貌觀察分析。采用金相顯微鏡及JSM-6700F／INCA－ENERGY型號的場發(fā)射掃描電子顯微鏡/能譜儀，對處理后的轉(zhuǎn)化膜進(jìn)行表面形貌和能譜分析。
　　（4）耐蝕性能的測試。采用動電位極化法研究MgF2轉(zhuǎn)化膜對鎂合金表面耐腐蝕性能的影響。動電位極化測試曲線的測試單元為M273A系統(tǒng)。電化學(xué)測量系統(tǒng)采用三電極體系，以飽和甘汞電極（SCE）為參比電極，Pt電極為輔助電極，研究試樣為工作電極。試驗在室溫（25℃左右）下將試樣放在w（NaCl）＝3.5％的水溶液中穩(wěn)定30 min左右，開始極化測試，以10 mV／s的掃描速度進(jìn)行測試。

　　2 試驗結(jié)果與分析
　　2.1 XRD測試結(jié)果
　　通過氟化處理之后的AZ61鎂合金，經(jīng)過XRD測試所得結(jié)果如圖1所示，主要成分為Mg和MgF2。說明經(jīng)前處理后，鎂合金表面主要成分為氟化鎂，在鎂合金表面形成了氟化鎂轉(zhuǎn)化膜。

圖1 XRD測試結(jié)果  

　　2.2 膜厚測試結(jié)果
　　由表2可看出2＃、9＃、3＃、7＃試樣經(jīng)前處理得到的氟化鎂轉(zhuǎn)化膜相對較厚，而4＃、6＃、1＃得到的轉(zhuǎn)化膜相對較薄。
　　2.3 處理后試樣形貌觀察分析
　　采用JSM－6700F／INCA－ENERGY型號的場發(fā)射掃描電子顯微鏡及金相顯微鏡，對前處理后的轉(zhuǎn)化膜進(jìn)行表面電鏡觀察和斷面形貌觀察分析。圖2是氫氟酸處理后試樣的表面掃描形貌，圖3是金相斷面形貌。
　　從表面掃描形貌圖2上可以看出，處理后的試樣表面均形成了一層氟化鎂膜，但是不同處理參數(shù)所形成的膜的表面形貌有所不同。處理后的試樣放置一段時間后，較好的試樣表面平整潔凈，“團(tuán)簇”狀氧化物覆蓋較少；而較差試樣表面有較多的“團(tuán)簇”狀氧化物覆蓋。這說明經(jīng)氫氟酸處理后得到的較好的氟化鎂轉(zhuǎn)化膜具有較好的抗氧化性，對電鍍鋁前的鎂合金表面有較好的保護(hù)作用，符合鍍前處理的要求。圖示形貌是典型的“干枯河床形貌”，裂紋是由于所生成的氟化物放置一段時間后自然收縮形成的。存在裂縫之后，對于長時間防護(hù)效果會產(chǎn)生一定的影響，但由于處理后工件馬上進(jìn)行電鍍，不會放置較長時間，所以影響不大。同時微小縫隙的存在，在電鍍時有利于熔鹽浸入，有利于鈍化膜剝落且被替換，將為鋁的電沉積提供便利條件。

表2 樣品膜厚測試結(jié)果

圖2 處理后AZ261Mg合金試樣的表面形貌

　　圖3為鎂合金氟化鎂膜層橫斷面的光學(xué)金相照片。圖中I為鑲嵌料，Ⅱ為氟化鎂膜層，Ⅲ為鎂合金基體?？梢悦黠@看出，用低濃度氫氟酸處理時，鎂合金基體腐蝕較嚴(yán)重，表面呈鋸齒狀，表現(xiàn)出腐蝕特性。而高濃度氫氟酸處理時，腐蝕較輕，膜層較厚且表面較平整，表現(xiàn)出鈍化特性，符合前處理的要求。
　　2.4 耐蝕性能的測試
　　由表3可以看出，處理后各試樣的自腐蝕電位Ecorr明顯高于未處理的AZ61鎂合金的自腐蝕電位，這說明氫氟酸處理所得到的MgF2轉(zhuǎn)化膜提高了鎂合金在NaCl溶液中的穩(wěn)定性，其耐腐蝕能力要優(yōu)于未處理的AZ61鎂合金，其中2＃、9＃、7＃試樣的自腐蝕電位較高，說明其耐蝕性比其他試樣的好。AZ61鎂合金在NaCl溶液中的腐蝕機制為：活性Clˉ吸附在試樣的表面膜上，替代了表面膜中的氧，生成可溶性的氯化鎂。而經(jīng)處理得到的MgF2轉(zhuǎn)化膜，替代了基體表面的氧化膜層，由于氟的電負(fù)性較強，較氧更難被氯置換，有效提高了基體的抗蝕能力。

圖3 處理后試樣的斷面形貌

表3 AZ61鎂合金試樣的自耐腐蝕電位

　　　　3、結(jié)論
　　由試驗結(jié)果可知，試樣經(jīng)優(yōu)化工藝處理得到的轉(zhuǎn)化膜含氟量較高，膜層較厚，表面平整潔凈、致密，放置一段時間后，“團(tuán)簇”狀氧化物較少出現(xiàn)，耐蝕性較好；而其他幾個試樣的轉(zhuǎn)化膜含氟量較少，膜層較薄，表面有較多的“團(tuán)簇”狀氧化物覆蓋。采用高濃度和低濃度的氫氟酸處理，均能得到膜層較厚、耐蝕性較好的轉(zhuǎn)化膜，但低濃度氫氟酸對鎂合金基體表現(xiàn)出腐蝕性能；高濃度氫氟酸對鎂合金基體表現(xiàn)出鈍化性能，適于電鍍鋁，經(jīng)電鍍試驗證明該鈍化膜易被熔鹽去處并被鋁鍍層替代，可得到較好的鋁鍍層，因此，采用氫氟酸對鎂合金進(jìn)行鈍化處理符合電鍍鋁前處理的要求。