摘要：在镁合金表面电镀铝，必须对其表面进行前处理。采用氢氟酸对AZ61镁合金进行钝化处理，利用X射线衍射仪、涡流测厚仪、金相显微镜、扫描电镜和M273A电化学测试系统对钝化处理得到的转化膜的物相、厚度、表面形貌和耐蚀性进行测定。结果表明，氢氟酸处理得到的转化膜对镁合金基体有较好的保护作用，符合镀前处理的要求。

关键词：镁合金；氢氟酸；转化膜；动电位极化；耐蚀性

　　镁合金是目前最轻的金属结构材料。具有高的比强度、高的刚度，良好的加工性能、电磁屏蔽性好、减震性好、尺寸稳定性、抛光性及铸造性，同时具有良好的机加工、焊接、抗冲击性能，且抗老化、原料丰富及可再循环等优良的综合性能。在航空工业、汽车工业、电子通讯和军事工业中有广泛的应用前景，被誉为最理想的电子产品壳体材料和轻型车辆转向系统材料^[1-3]。又由于质轻和良好的生物相容性，目前已被考虑用于植入人体的生物材料^[4]。但其弹性模量低、可塑性差，特别是耐腐蚀性能差，严重影响了镁合金的广泛应用^[5-6]。镁在实用金属中电位最负，标准电极电位为-2.73 V，易氧化，在空气中自发形成一层疏松多孔的氧化膜，在潮湿环境、酸性及中性介质中易受腐蚀，因此对镁合金表面进行处理以提高其耐蚀能力是十分必要的。镁合金表面处理方法很多，如化学转化、化学氧化及阳极氧化、有机涂层、表面改性、金属镀层等处理方法，而在镁合金表面低温熔盐电镀铝具有良好的应用前景。在电镀铝前必须对镁合金进行前处理，通常是以化学处理的方法得到适于电镀铝的一层转化膜，这一转化膜在镁合金电镀铝前起到暂时的保护作用，防止镁合金表面暴露在空气中氧化，且在电镀铝的过程中易被去除或被镀层替代，而对转化膜的机械性能不作过高要求。本试验主要对镁合金电镀铝的前处理工艺进行研究，以期找到一种在镁合金表面电镀铝的简单有效的前处理方法。

　　1 试验部分

　　1.1 试验所用材料

　　所采用的试验材料为AZ261镁合金，各合金元素的质量分数分别为：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％，余量为Mg。

　　1.2 工艺流程

　　试样→打磨→脱脂→水洗→碱洗→水洗→钝化→水洗→吹干→烘干→检测。

　　1.3 前处理工艺参数及配方

　　（1）试样制备。制各20mm×10 mm×5 mm的AZ61镁合金试样，依次用800＃、1200＃、1500＃的水磨砂纸将其表面打磨平滑，然后对其表面进行抛光，以保证所有试样具有相同的表面粗糙度。

　　（2）脱脂。打磨好的试样放至丙酮溶液中超声清洗5min，脱脂的目的是去除工件表面油污、赃物、抛光膏等，获得清洁、无油脂的表面。

　　（3）碱洗。在70℃～80℃的100 g/L氢氧化钠水溶液中保持10min，以进一步除去样品表面的油污。在碱性溶液中，镁的表面氧化膜发生了转化，MgO变为Mg（OH）₂。

　　（4）钝化。配制不同浓度的HF（体积分数为40％，分析纯配制）在室温下进行两因素三水平全因子试验，从浓度和时间两个方面来考虑HF对钝化膜的影响。工艺参数见表1。

　　1.4 转化膜性能的检测

　　对前处理后的转化膜进行检测包括：

　　（1）物相XRD测试。采用X射线衍射分析前处理后的转化膜层的结构和物相。

　　（2）膜厚的测试。采用德国生产的型号为dektrophysik－minitest600BN2的涡流测厚仪对前处理后的转化膜进行厚度的测试。

　　（3）表面形貌观察分析。采用金相显微镜及JSM-6700F／INCA－ENERGY型号的场发射扫描电子显微镜/能谱仪，对处理后的转化膜进行表面形貌和能谱分析。

　　（4）耐蚀性能的测试。采用动电位极化法研究MgF2转化膜对镁合金表面耐腐蚀性能的影响。动电位极化测试曲线的测试单元为M273A系统。电化学测量系统采用三电极体系，以饱和甘汞电极（SCE）为参比电极，Pt电极为辅助电极，研究试样为工作电极。试验在室温（25℃左右）下将试样放在w（NaCl）＝3.5％的水溶液中稳定30 min左右，开始极化测试，以10 mV／s的扫描速度进行测试。

　　2 试验结果与分析

　　2.1 XRD测试结果

　　通过氟化处理之后的AZ61镁合金，经过XRD测试所得结果如图1所示，主要成分为Mg和MgF₂。说明经前处理后，镁合金表面主要成分为氟化镁，在镁合金表面形成了氟化镁转化膜。

图1 XRD测试结果

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