鎂是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,具有良好的導熱性、電磁屏蔽性、抗沖擊減震性及比強度高、比剛度高、無毒、可回收和易加工等特點,具有廣闊的應用前景。但是,鎂合金的電極電位遠低于零,是工業(yè)合金中最低的,且鎂的氧化膜疏松多孔,使其具有極高的化學和電化學活性,因此抗腐蝕性能差。另外,鎂合金的硬度低,耐磨性能較差。這些缺點極大地制約了鎂合金在工程領域中的應用。如何有效地提高鎂合金的耐磨抗蝕性能,成為當今鎂合金材料工業(yè)應用中亟待解決的關鍵技術難題,而鎂合金表面處理是最有希望的研發(fā)方向。

　　在鎂合金表面制備Al涂層,可以提高鎂合金的耐蝕性能,這是因為:(1)Al涂層表面容易形成一層致密堅硬的Al2O3膜,其在大氣中具有自修復性,可起到對基體材料的保護作用;提高鋁鎂合金中的Al含量,可以成倍甚至幾十倍地增加鎂合金的耐蝕性能;同時,在鎂合金表面的鋁涂層的形成過程中,涂層中Al元素會向基體鎂合金方向擴散,提高鎂合金中的Al含量,使鎂合金自身耐蝕性能得到提高;(2)Al是鎂合金中常見的合金元素,其加入不會影響鎂合金的回收利用,且Al是環(huán)境友好型材料,無污染,有利于回收;(3)Al與Mg可形成金屬間化合物,具有較好的耐蝕和耐磨性;(4)在眾多元素中,Al與Mg的化學位最接近,二者形成腐蝕原電池的破壞性最小。

　　有學者利用鋁、鎂熱膨脹系數(shù)相近(Al的熱膨脹系數(shù)為23μm/℃;Mg的熱膨脹系數(shù)為26μm/℃)的特點,采用高速電弧噴涂技術在AZ91鎂合金表面制備鋁基非晶納米晶復合涂層以實現(xiàn)對其表面防護的作用。結(jié)果表明,采用高速電弧噴涂技術制備的Al-Ni-Y-Co涂層中存在非晶、納米晶和晶化相,涂層組織致密,與鎂合金基體的結(jié)合強度大于25MPa,孔隙率小于2.0%,平均顯微維氏硬度值大于300HV0.1,且在質(zhì)量分數(shù)為5%的NaCl水溶液中表現(xiàn)出優(yōu)于純Al涂層的耐蝕性能。

　　但是,多項報道指出,在鎂合金表面獲得的Al涂層,往往存在孔隙率較大、結(jié)合強度不高的問題,需要采用封閉處理、熱壓處理或陽極氧化等技術來提高涂層的耐蝕性能,才可實現(xiàn)對鎂合金基材的表面防護。例如,采用電弧噴涂技術在AZ91鎂合金表面形成Al防護層,結(jié)果表明,未封孔的涂層試樣腐蝕比原始鎂合金還嚴重,而封孔處理后Al涂層的耐蝕性有很大提高。實驗表明,經(jīng)過熱壓和陽極氧化后處理后,涂層的耐蝕性可明顯提高,其腐蝕電流密度可下降4個數(shù)量級。分析發(fā)現(xiàn),處理的涂層表面形成了致密的Al2O3保護膜。