鎂合金壓鑄之提高鎂合金抗腐蝕性能的有效措施

 鎂合金壓鑄在汽車、電子、電器、交通、航天、航空、國防和軍事等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景和極其重要的經(jīng)濟(jì)價值。然而，鎂合金的電極電位非常負(fù)（-2.34V），而且鎂合金的氧化膜通常是多孔和多孔的，具有高的化學(xué)和電化學(xué)活性，因此其化學(xué)穩(wěn)定性低，耐腐蝕性差。此外，鎂合金硬度低，耐磨性差。這些缺陷也在一定程度上限制了鎂合金的廣泛應(yīng)用。廣泛應(yīng)用。因此，如何從滿足工業(yè)應(yīng)用的角度出發(fā)，有效地提高鎂合金的耐磨性和耐腐蝕性，已成為鎂合金開發(fā)與研究中亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

采用高速電弧噴涂技術(shù)在我國裝甲部隊工程學(xué)院鎂合金表面制備了鋁基非晶納米晶復(fù)合防護(hù)涂層，取得了良好的效果。高速電弧噴涂技術(shù)具有質(zhì)量高、效率高、成本低、噴涂面積大、工業(yè)化應(yīng)用等特點。它已成為制備防腐耐磨涂料的重要表面保護(hù)手段之一。在高速電弧噴涂過程中，熔體噴涂粒子的冷卻速度非常快，容易獲得非晶納米晶復(fù)合涂層，涂層沉積效率高，成本低。因此，采用高速電弧噴涂技術(shù)在鎂合金表面制備納米晶復(fù)合防護(hù)涂層，對于解決鎂合金表面的耐腐蝕耐磨問題具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。錫姆合金基體材料為AZ91鎂合金(含鋁8.3～9.7%、鋅0.35～1.0%、錳0.15～0.5%、硅0.1%、鐵0.005%、銅0.03%、鎳0.002%)。采用自動高速電弧噴涂技術(shù)成功地制備了Al-Ni-Y-Co納米晶復(fù)合鍍層。涂層的每個區(qū)域的結(jié)構(gòu)是均勻和緊湊的。表現(xiàn)出典型的層狀結(jié)構(gòu)特征。層間沒有裂紋，接頭沒有明顯的氣孔和裂紋。涂層與基體之間的主要結(jié)合方式是機(jī)械結(jié)合，但微觀冶金結(jié)合也起著一定的作用。孔隙率約為1.8%，結(jié)合強(qiáng)度為26.8MPa，平均顯微硬度為311.7HV，是AZ91鎂合金的5倍。涂層由分散尺寸為10～80nm的非晶納米晶相和少量的微晶結(jié)構(gòu)組成。

結(jié)果表明，Al-Ni-Y-Co非晶納米復(fù)合鍍層的耐磨性是AZ91鎂合金的6倍，磨損率低。這是因為涂層的非晶相被α-A1當(dāng)量的納米顆粒分散。這些納米顆粒可以在一定程度上起到彌散強(qiáng)化的作用，防止磨損過程中裂紋的擴(kuò)展，使鋁基非晶納米晶復(fù)合鍍層具有良好的耐磨性。

在5%NaCI水溶液中的腐蝕試驗結(jié)果表明，Al-Ni-Y-Co非晶納米晶復(fù)合鍍層的耐腐蝕性能明顯優(yōu)于AZ91鎂合金。AZ91鎂合金的自腐蝕電位明顯高于AZ91鎂合金，自腐蝕電流密度約為AZ91鎂合金的1/5。與AZ91鎂合金相比，腐蝕后的表面形貌更光滑，點蝕更小。鎂合金具有較強(qiáng)的氧化活性，易于氧化。在鎂合金表面形成氧化膜。但是，這種氧化膜對氯離子侵蝕的抗性很弱，容易受到損傷。Al-Ni-Y-Co鍍層中存在非晶相、納米晶相和微晶相，非晶基體上存在彌散的納米晶相。非晶相沒有晶界和缺陷，具有良好的耐蝕性。納米晶相的存在可以促進(jìn)鈍化膜的形成，防止進(jìn)一步的腐蝕。飛沫形成的氧化膜與該復(fù)合結(jié)構(gòu)交替形成Al-Ni-Y-Co復(fù)合鍍層，使鎂合金壓鑄件具有優(yōu)良的耐蝕性。