镁合金复合涂层性能应用技术研究.pdfVIP

l 203年海峡曲岸(j：海)lU了IU镀及表面处理学术交流会论义集 镁合金复合涂层性能与应用技术研究 卫中领1，李春梅2，吴森2，任瑞行3，周邦新1 (1．上海大学材料研究所2．中国科学院上海微系统与信息技术研究所3．上海镁天环保有限公司) 摘要：针对镁合金在电了、交通、医疗器械行业等应用需要，开发了复合涂层技术解决方案。 批量应用的镁合金压铸部件复合涂层处理后可以通过1500hrs的中性盐雾试验。复合涂层处理的镁合 金锻造汽午轮毂实现了电镀黑镍和镀铬两种外观，耐腐蚀性通过相关检测，已经装车试用。针对笔 记本电脑外壳镁合金部件丌发的应用方案，在提高耐腐蚀性近10倍的同时，实现了5种具有良好的装 饰性的产品外观，通过相关检测。体外降解试验结果表明，生物医用镁合金经复合涂层表面处理后 实现了可控降解，生物相容性显著提高，满足了相关测试标准。 关键词： 镁合金 复合涂层 耐腐蚀性 耐磨性 生物相容性 前言 镁合金具有密度小、比强度、l：l,btIl度高，又有优良的电磁屏蔽性能和减震性能，而且铸造性能 优越，高于大批晕压铸加_T，是质景最轻的金属T程材料，在电子和交通运输行业有及其广阔的应 用前景。 但是镁合金的广泛应用也面临着严重的制约和挑战：它的耐腐蚀性太差，需要良好的表面保护 才能长期使用；它的表面硬度较低，在fT况条件下往往4i耐磨，彳i抗划伤；镁合金表面处理后，往 往失去金属光泽和导电性，色彩不美观，难以满足要求外观和导电的部件要求；与异种金属连接时， 由于存在电偶腐蚀其表面处理往往_|．分困难； 为了更好地解决镁合金应用的这一瓶颈问题，我们在镁合金表面处理领域，探索研究了有别于 传统的镁合金化学氧化和阳极氧化的复合型的镁合金表面复合涂层的制备新技术，得到了具有优良 性能和色彩绚丽的MT复合涂层，它有广阔的应用前景，能进一步推动镁合金在电了与交通运输行 业的应用。 MT复合涂层是在镁合金压铸部件或变形镁合金产品表面进行氧化、喷涂处理，制备多孔膜层， 然后在膜层表面原位引入高分子涂层和／或其他后续涂层进行封闭，使得膜层性能大幅度提高，满足 了镁制品大I幅度提高耐腐蚀和外观具有较强装饰效果等应用需要。 一、MT复合涂层的技术方案 MT复合涂层的目标就是探求在镁合金表面形成多孔硬质底层内或基础上引入具有所需功能的 物质，进行表面修饰，形成具有厚度可控，高耐蚀性，耐压，耐摩擦等性质的复合涂层，若涂层要 求可导电性，引入的外层物质可选择耐蚀合金，形成表面导电的复合涂层。 这种外层和内层复合的复合涂层可有效地克服单一的化学氧化和阳极氧化处理表面在耐蚀性、 229 201 3年海峡两岸(上海)I【l了l乜镀及表面处理学术交流会论文集 耐磨性和外观上的彳i足，充分发挥涂层内外层性能上的综合优势，能更好的实现镁合金表面高耐蚀， 耐压，耐磨或导电的要求，同时使镁制品具有绚lj阿的色彩和美N阿的外观，具有极其广泛的推广应用 价值。 镁合金表面MT复合涂层的可行的技术方案是： 1． MT阳极氧化+电泳(ED)复合的复合涂层 2． MT阳极氧化+物理气相沉积(PVD)复合的复合涂层 3． MT阳极氧化+激光表面修饰的复合涂层 4． MT阳极氧化+药物修饰生物高分了涂层的复合涂层 这些彳i同的复合涂层和涂层具有1i同的特征和不同的性能，可以根据镁制品所使用要求镁合金 表面涂层性能的需要，选择彳i同的涂层复合的技术途径，制备所需要的复合涂层。 二、MT阳极氧化处理工艺技术 MT复合涂层的底层采用MT阳极氧化处理T艺，在镁合金表面形成多孔，硬质氧化层．MT阳 极氧化处理T艺，采用MTOXIDE201试剂去油污，MTOXlDE202试剂酸洗，MTOXlDE203试剂 去残膜，MTANODE试剂阳极氧化，研究了系列T艺条件对膜层质晕的影响，得到优化的阳极氧化 处理T艺步骤和参数见表1． 表1 阳极氧化处理工艺步骤和参数 阳极氧化膜层的表面外观形貌如图1所示，可见表面膜层光洁、均匀 图1 阳极氧化膜层外观形貌 图2阳极氧化微观膜层(SEM观察)