镁合金表面处理技术进展

　　等离子电解氧化膜层的性能与电流密度、脉冲电流中阴、阳电流所占比例，电解液成分等工艺参数有关。电流中阴极电流所占比例越大，整体阴极电流密度越大，则等离子电解氧化膜层的孔隙率越低，孔隙越小甚至消失，生成的膜层越致密、完整。在电解液中添加石墨、ZrO2、Al2O3、Y2O3等颗粒可以生成含有固体微粒的复合氧化膜层，从而提高氧化层的耐蚀性。与电镀过程类似，微量的有机添加剂也可以作用于基体/溶液界面，进而对等离子电解氧化层的微观形貌、性能产生巨大的影响。在以硅酸盐和硼酸盐为主的电解液中添加少量的苯并三氮唑(BTA)，可使制备出的氧化膜层孔径明显变小，表面更加平整、致密，耐蚀性能显著提高。
　　
　　4沉积羟基磷酸钙涂层技术
　　
　　镁合金能在人体内降解，降解产物为Mg2+。镁为人体内第四大金属元素，对人体无毒，因此镁合金是一种很有潜力的医用植入材料。但是没有经过表面处理的镁合金在人体内的耐蚀性差，降解速度快。术后一段时间，镁合金植入物会因过度腐蚀而导致功能失效。另外，镁合金降解过程中会产生大量的氢气，这些气体聚集在植入物周围，若不及时排除会锈发一定的炎症。
　　
　　羟基磷酸钙是人体骨骼的组成成分，作为植入物不仅对人体没有毒害，而且会促进成骨细胞在其表面吸附，加速骨骼损伤处的愈合过程。因此，在生物医用镁合金表面沉积羟基磷酸钙涂层可以在改善植入物耐蚀性的同时提高其生物活性。研究表明，镁合金在生物模拟体液中会生成微量的羟基磷酸钙，但在水溶液中直接合成羟基磷酸钙时，镁离子会阻碍羟基磷酸钙的生成。在含有Ca2+、Mg2+和H2PO4-的水溶液中添加EDTA后发现，EDTA能有效地与Mg2+发生反应，降低Mg2+的阻碍作用，从而促进羟基磷酸钙的形成。另外，也可以采用电沉积法在AZ系列镁合金(如AZ31、AZ91)表面生成羟基磷酸钙涂层。首先在含有Ca(NO3)2、NH4H2PO4的水溶液中电沉积一层预沉积层，然后将该预沉积层置于热碱溶液中与NaOH反应，较终生成羟基磷酸钙。电沉积合成的羟基磷酸钙涂层为晶态，其微观形貌呈簇状。TEM照片显示该羟基磷酸钙晶体为针状，晶体结晶不完整，存在多种缺陷。尽管电沉积生成的羟基磷酸钙涂层并不是完整、致密的均匀膜层，但是极化曲线和阻抗实验表明，该涂层仍能有效地提高基体的耐蚀性能。
　　
　　人体骨骼中的羟基磷酸钙中含有很多微量物质如CO32-、F-、Mg2+等，这些微量物质能有效地提高造骨细胞与骨骼的结合力，促进骨骼的生长发育，因此，含有微量杂质的羟基磷酸钙涂层具有更高的生物活性。用溶胶-凝胶法合成羟基磷酸钙时，在前驱体中添加一定比例的F-和Mg2+可以制备Mg2+掺杂的羟基磷酸钙，在此过程中，F-能提高Mg2+的掺杂效果。但是当驱体中的Mg2+含量过高时，会生成Mg取代β-Ca3(PO4)2。靠前性原理模拟计算表明，Mg2+很难直接取代Ca2+进入羟基磷酸钙晶胞中，而是生成过滤态的磷酸八钙，从而提高羟基磷酸钙涂层的生物活性。
　　
　　5其他" >其他表面处理方法
　　
　　随着研究的深入和仪器设备的改进，新的镁合金表面处理方法不断涌现出来。这些方法或是将传统表面处理技术与新兴材料相结合在镁合金表面沉积复合膜层，或是运用先进的设备在镁合金表面沉积传统工艺无法制备的功能性涂层。尽管这些新型涂层的制备技术还不成熟，但是它们均在一定程度上促进了镁合金表面处理技术的发展。
　　
　　硅烷处理是一种在钢铁材料领域得到了广泛应用的表面处理技术，M.F.Montemor将此方法应用在镁合金表面处理领域，成功地在AZ31镁合金基体上制备了经稀土修饰的碳纳米管/硅烷复合膜层。微观形貌测试显示该复合膜层表面平整，厚度分布均匀。扫描振动电极测试技术(SVET)表明，碳纳米管/硅烷膜层的耐蚀性低于单一硅烷化膜层，有明显的电偶腐蚀现象，但经稀土修饰的碳纳米管/硅烷复合膜层耐蚀性较好。这是因为经稀土修饰的碳纳米管/硅烷复合膜层表面电位分布范围相对较正，不同区域的电位分布更加均匀。另外，使用不同的硅烷化处理剂制备的硅烷化膜层也有很大的差别。
　　
　　在汽车制造业中，镁合金汽车轮毂需要进行表面处理以提高其表面耐磨性和硬度。阴极多弧离子镀膜技术可以在镁合金表面沉积Ti/TiN、Cr/CrN等功能性涂层，提高基体表面的耐磨性，但是目前该工艺制备的沉积层较薄且存在贯穿孔，因此，该工艺制备的膜层硬度不高，耐蚀性较差，还需要进一步的研究与改进。