镁合金压铸材料的耐腐蚀性如何
镁合金压铸材料的耐腐蚀性较差,这是其最主要的性能短板之一,必须通过针对性的表面处理才能满足大多数实际应用需求。
这个问题切得很准,耐腐蚀性正是制约镁合金更广泛应用的关键因素,其根源和改善方式都有明确的技术逻辑。
- 化学活性极高:镁是自然界中化学活性最强的金属之一,其标准电极电位仅为 - 2.37V,远低于铁(-0.44V)和铝(-1.66V)。这意味着在潮湿、含盐或酸性环境中,镁合金极易作为阳极发生氧化腐蚀,生成疏松的氧化镁(MgO)或氢氧化镁(Mg (OH)?)薄膜。
- 表面氧化膜不致密:镁合金表面自然形成的氧化膜结构疏松、附着力差,无法像铝合金表面的氧化膜那样形成连续致密的保护层,无法有效阻止腐蚀介质(如水、氧气、氯离子)渗透到基体内部,导致腐蚀持续发生。
- 压铸工艺的影响:压铸过程中,金属液高速填充型腔可能卷入气体,形成内部气孔或微裂纹。这些缺陷会成为腐蚀的 “突破口”,加速局部腐蚀(如点蚀、晶间腐蚀)的发生。
在实际应用中,镁合金压铸件常见的腐蚀形式包括:
- 均匀腐蚀:表面整体发生缓慢的氧化反应,表现为失去金属光泽、出现灰白色腐蚀产物。
- 点蚀:在氯离子(如海洋环境、冬季融雪剂)作用下,局部氧化膜被破坏,形成针状小孔,逐步向内部扩展,对结构强度威胁较大。
- 电偶腐蚀:当镁合金与其他电位更高的金属(如钢、铜、镍)直接接触并处于电解质环境(如潮湿空气)中时,会形成原电池,镁合金作为阳极被快速腐蚀。这是汽车等多材料装配结构中必须重点防范的问题。
由于自身耐蚀性不足,镁合金压铸件几乎都需要进行表面处理才能使用,常见工艺包括:
化学转化处理
- 这是最基础的前处理工艺,通过将工件浸入特定化学溶液(如铬酸盐、磷酸盐、无铬钝化剂),在表面生成一层致密的化学转化膜(如铬化膜、磷化膜)。
- 该膜层能有效隔绝腐蚀介质,同时为后续的涂装提供良好的附着力。目前为符合环保要求,无铬钝化工艺已逐渐取代传统的铬酸盐钝化。
阳极氧化与微弧氧化
- 阳极氧化:通过电解作用,在镁合金表面生成一层较厚的氧化膜(厚度通常 5-20μm),耐蚀性优于化学转化膜,但膜层较脆。
- 微弧氧化(MAO):在高压脉冲电场作用下,镁合金表面发生微弧放电,生成一层与基体结合牢固、厚度更大(20-100μm)且更致密的陶瓷氧化膜。该工艺能显著提升镁合金的耐蚀性和耐磨性,是目前性能最优的表面处理方案之一,但成本相对较高。
涂覆处理
- 在经过前处理(如化学转化)的镁合金表面喷涂油漆、粉末涂料或进行电泳涂装,形成有机涂层。
- 有机涂层能完全隔绝腐蚀介质,耐蚀性优异,同时可根据需求实现不同的颜色和外观效果,广泛应用于汽车、3C 产品等领域。
金属镀层
- 通过电镀、化学镀等方式在镁合金表面沉积一层耐蚀金属(如镍、铜、锌)。
- 该方法能提升耐蚀性,但工艺复杂,且需注意镀层与镁合金基体的电位匹配,避免产生电偶腐蚀。