surface treatment
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镁合金铝型材表面处理的性能要求和种类
尽管镁合金铝型材已经使用在各种产品中,在轻量化的便携电子设备领域用的更多,期待着今后扩展应用于运输设备领域;镁合金铝型材表面处理的性能要求和种类如下所述;
1:镁合金铝型材表面处理性能要求
表面处理术语的定义是,通过各种技术方法改变铝型材表面性质以达到提供所需性能的目的;下表中对铝型材表面处理的目的和性能进行了概括;
目的
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性能
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机械
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附着性、耐磨耗性、润滑性、离型性、疲劳性、浸焊性、焊接性、加工性、黏结性
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化学
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耐蚀性、耐光性、耐化学品性、防污染性、杀菌性
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电学
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电导性、绝缘性、屏蔽电磁波性、导波性
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光学
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反射性、光泽性、催化性
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热学
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耐热性、吸热性、传热性、隔热性
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装饰
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色调、光泽、触摸感、防尘性、耐指纹性
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其他
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亲水性、憎水性、生物亲和性、骨传导性
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镁合金最需要重视的是包括化学特性在内的,特别需要赋予耐腐蚀性,并且根据使用于不同铝型材产品类型而要求具有耐磨耗性、润滑性、表面接触低电阻性等;
通过单一的表面处理提高镁合金的耐腐蚀性存在较多困难,需要与涂装等有机涂层结合在一起共同承担防腐蚀的作用;因此,在这种情况下就与其他金属相同,通过对铝型材表面处理改善铝型材表面与图层的相容性,也就是要求作为涂装基底的情况有很多;
(图1:镁合金铝型材阳极氧化膜的SEM形貌图)
无论是哪种情况,以轻量化为目的的采用镁合金铝型材代铝的情况很多,但至少需要与铝具有同等的表面性能;由于镁合金基体的耐蚀性比铝型材差,所以提高镁合金铝型材自身的耐蚀性是最重要的,同时也是比较困难的课题;另外,通过单一表面处理很难消除镁合金的缺点,消除异种金属接触腐蚀也是非常困难的,需要在设计上考虑选择接触的金属、消除液体积存及保持干燥等;在铝型材电子元器件中表面处理后还要求具有低表面接触电阻性;
2:镁合金铝型材表面处理种类
镁合金铝型材表面处理与其他金属材料相同,有化学转化处理、阳极氧化处理、微弧氧化、等离子体电氧化、电镀、蒸镀等各种各样的方法,实际工业化的主要表面处理种类是化学转化处理和阳极氧化处理两种方法;
镁表面处理最常用的是化学转化处理,具有适用范围广、成本低的特点而多用于形成具有低电阻性转化膜的电子装置领域;尽管多年前就已开始对镁合金铝型材进行含六价铬的化学转化处理,但是现在出于环保考虑,很多企业换成了无铬化学转化处理,特别是欧洲《关于限制在电子电气设备中使用某些有害成分的指令》等法律法规对电子电器设备和汽车零部件的影响很大,几乎不允许使用铬化处理;
本文对镁合金铝型材的阳极氧化只停留在简单的接触上;很多年以前就开始使用镁合金,在前苏联和英国开发了阳极氧化方法,随后在世界普及;镁合金阳极氧化与铝有所不同,其最大特点是还没有研发出能够维持像硫酸溶液那样的多孔型铝型材阳极氧化膜的电解液;在镁合金阳极氧化膜的形成过程中伴随着火花放电破坏绝缘层,使氧化膜得以生长;因此,与铝型材阳极氧化的情况相比,需要提高电流密度,这就不得不增加电源设备和冷却设备的成本;
但是,由于镁合金阳极氧化膜具有优异的耐磨耗性和耐腐蚀性,常用于部分汽车零不仅,要求长期户外耐久性的建材相关产品和置于严重腐蚀环境中使用的铝型材产品等;镁合金阳极氧化溶液以碱性为主,能获得约30μm的厚阳极氧化膜;阳极氧化方法直流、交流、脉冲等方法;图1为AZ91D阳极氧化膜的SEM形貌,作为涂装基底使用时需要注意进一步优化处理工艺;
锆系槽液的等离子氧化技术也投入实际使用中,能够形成高耐磨耗和高耐腐蚀的氧化膜,适用于发动机内部等要求耐磨耗性高的情况;
化学转化处理
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阳极氧化处理
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适用性广
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膜层厚、耐蚀性优异
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设备和运行成本比较便宜
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设备和运行成本比较高
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作为涂装基底性能优异
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需要进行封孔处理
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容易形成导电性膜
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有时耐疲劳强度会降低(膜厚)
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镁合金铝型材阳极养化处理在便携电子设备中,因为成本方面的原因几乎不被采用;也有在一些手机、数码相机的零部件中采用磷酸盐溶液制备导电性阳极氧化膜的实例;而且,也有报道采用激光研磨剥离镁合金铝型材阳极氧化膜导通位置的方法;还有短时间氧化的超薄型阳极氧化膜作为透明涂装基底的应用实例;上述表格所示为镁合金铝型材化学转化处理和阳极氧化处理的比较;
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