镁合金表面电沉积铝工艺的研究进展

姚天宇^1,2，杨海燕²，周素洪³，叶兵¹，蒋海燕¹

1. 上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心2. 上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室3. 南通爱尔思轻合金精密成型有限公司

摘 要：镁合金具有质轻,比强度和比模量高,加工性、减震性和抗冲击性好,环保易回收和电磁屏蔽性能良好等优点,在军事、航空、汽车、电子通讯等领域具有广泛的应用。但镁合金极易发生腐蚀,因此,镁合金在使用前必须进行有效的表面防护处理。在诸多的表面处理方法中,镁合金表面镀覆铝层不仅具有良好的耐腐蚀性和耐摩擦磨损性,还可保持镁合金的金属属性,同时具有轻质、易回收等优点,一直是研究和关注的热点。镁合金表面镀覆铝层的方法主要有:喷涂法、液体扩散法、渗铝法、高能束熔覆法和沉积法。沉积法又包括溅射沉积、物理/化学气相沉积、电沉积。其中电沉积法因其设备简单、操作方便、成本低廉,且镀层的厚度和质量可控,引起了研究者们的广泛关注。电沉积铝技术主要包括前处理工艺、电解液种类、电沉积工艺参数、镀后处理工艺和镀层性能等几个方面。镁合金电沉积铝前处理工艺十分关键,主要包括机械打磨、碱性除油、酸性浸蚀、活化处理和预沉积金属底层。电沉积铝电解液分为有机溶剂、离子液体和无机熔盐三类。其中,有机溶剂易挥发,现在已很少使用;离子液体绿色环保,但成本高;无机熔盐成本低,但沉积温度高,对仪器设备要求较高。电沉积工艺参数与常规水溶液相似,主要包括电流密度、电沉积温度、搅拌速率、添加剂和水含量。需要特别注意的是水含量,水汽的引入将严重影响镀层质量甚至无法电沉积铝。电沉积铝镀层与基体结合力不好是目前存在的主要问题之一,因此镀后处理工艺非常重要,镀后处理包括热处理和阳极氧化处理。热处理可在镀层与界面处形成冶金结合,显著提高镀层结合力;阳极氧化可进一步提高镀层耐腐蚀性和硬度。另外,合金化是提高镀层综合性能的有效方法之一。本文针对镁合金表面电沉积铝镀层技术,从镁合金前处理、电解液类型、电沉积铝工艺参数和镀层后处理与性能四个方面的研究现状进行了阐述,并在文献综述的基础上,结合本课题组在铝镀层方面的研究经验,对镁合金表面电沉积铝的技术难点进行了分析,并对未来的发展方向进行了展望。

关键词：镁合金;电沉积;铝镀层;前处理;后处理;