周星星，徐方彬，陈宁宇，赵舟入海，徐涛，张薛佳
(南京工程学院材料学院，南京211167)
摘要：镁合金微弧氧化陶瓷涂层具有较好的耐蚀性能。文中综述了镁合金微弧氧化涂层的种类和研究现状，展望了功能性 陶瓷氧化膜研究的发展趋势。
关键词：镁合金；微弧氧化；陶瓷涂层
中图分类号:T G13 文献标志码:A文章编号：1002-2333(2017)05-0054-02
0 引言
金属镁尽管属于轻金属，但它的比刚度和比强度要 优于钢和铝。目前，镁合金已经被应用于军工、航空航天、汽车、医疗器械、电子产品等领域，这主要是由于其质轻、资源丰富和能量衰减优异等特点和性能[1]。但镁合金活泼 的电化学特性致使其耐蚀性较差，在大多数环境下容易 腐蚀，限制了它的使用气因此，必须对镁合金产品进行表 面涂层制备或改性处理。目前在镁合金表面工程技术中 微弧氧化技术已经成为研究热点，主要是因为该技术可 以直接在镁合金表面原位生长出与基体结合好、硬度高、耐磨耐蚀性能优良的镁基陶瓷氧化膜，具有广阔的应用 前景[3]。
经过近几年的广泛研究，镁合金微弧氧化技术已经 取得了丰硕的成果。目前，制备多功能陶瓷涂层，如装饰 性膜层、耐蚀性膜层、相容性生物膜层等是镁合金微弧氧 化技术发展的主要趋势。本文在介绍微弧氧化技术原理、工艺特点的基础上，重点论述近年来镁合金微弧氧化陶 瓷涂层的研究进展[4]。
1 微弧氧化技术的发展史
微弧氧化比普通阳极氧化技术更为复杂，是在其基 础上通过电解液与相应电参数的组合，在镁、铝、铁金属 及其合金表面利用弧光放电产生的瞬时高温高压作用，增强并激活在阳极上发生的反应，生长出以基体金属氧 化物为主的陶瓷膜层的方法。
20世纪前，人们无意中发现接上电源的金属被浸人 电解液中时会放出电火花，这一现象引起了很多学者的 关注。到了 20世纪30年代，学者Gunterschuls和Betz[5]合作 经过大量的研究发现，高压电场作用下能够使浸泡在电 解液中的金属表面释放出电火花，而且在一定条件下，金 属表面能够生成氧化膜。该技术最早是在研究铝及其合 金的耐腐蚀性能过程中发展起来的。微弧氧化技术的快 速发展是在20世纪70年代以后。我国最早开始关注微弧 氧化技术是在20世纪90年代中期，主要针对轻金属及其 合金表面进行微弧氧化技术的研究，并取得了一定的研 究成果。现在已从实验室研究层面逐渐迈向实际应用 阶段。总体来说，国内针对微弧氧化技术的研究起步较 基金项目：南京工程学院大学生科技创新项目（TB20160231)晚，从而导致整体水平相较于国外略低。但不管是国内还 是国外，大规模的工
业应用还未实现。因此，还需进一步 研究微弧氧化技术在轻合金领域的应用。随着技术的发 展，它会不断成熟和完善，在实际工程中的应用前景将是 十分可观的。
2 镁合金微弧氧化陶瓷膜研究现状
镁合金微弧氧化技术是将镁及其合金放置在电解液 中，通过设置相应的电参数（电流密度、电压、频率、占空 比、溶液成分、溶液浓度、反应温度、溶液电导率及pH值 等），通电后产生的弧光会在基体表面形成高温高压的环 境，使基体在此环境中熔融并在电解液作用下冷却生成 陶瓷膜层[9]。功能微弧氧化陶瓷膜可通过以下两种途径制 备：1)在电解液中添加膜层所需元素来获取相应的功能 性;2)在已经通过微弧氧化获得的氧化膜的微孔中吸附 或沉积有一定功能性的胶体或微粒，使其具有一定的功 能性[10]。
2.1装饰性陶瓷膜
镁合金采用微弧氧化技术制备的陶瓷涂层往往不具 备装饰性，同时难以掩盖其表面的压铸裂痕。因此，要获 得不同颜微弧氧化膜层以提高镁合金陶瓷涂层的装饰 性，促进镁合金微弧氧化技术的推广和应用，必须研究新 的电解液配方。
王卫峰[11]采用微弧氧化法在镁合金表面可获得棕黑 和深绿氧化膜，主要是由于在Na2SiO3体系电
解液中添 加上剂柠檬酸钠、显剂NaVO3等。氧化物(主要指氧化 钒)含量的不同是引起膜层度的变化的主要因素。
万小芳[12]在以硅酸钠、六偏磷酸钠、氟化钾、偏钒酸 铵、柠檬酸钠为主的电解液体系中，采用微弧氧化技术，通过单因素实验确定添加剂柠檬酸钠的添加量，制备了 性能优异且能耗相对较低的黑陶瓷膜的最佳工艺。
2.2耐蚀性陶瓷膜
镁合金在大气中不易保存、易腐蚀，耐蚀性较差，这 极大地限制了镁合金的工程应用。因此，提高镁合金表面 耐蚀性能的表面处理技术的进步也会促进镁合金的广泛 应用，展现出镁合金真正的价值所在。
王晓波[13采用配方为 N a3PO4、KOH、NaF、Na2CO3、(NaPO3k 的电解液，在镁合金表面试制出低能耗微弧氧化膜层，并
54 I 2017 年第 5 期网址：www.jxgcs 电邮：hrbengineer@163
对其膜层质量的影响因素进行了研究与分析，结果表明：影响膜层耐蚀性的主要因素为膜层厚度及终止电压，终 止电压越高，膜层越厚。
2.3相容性生物陶瓷膜
人体骨组织中存在镁离子，所以镁在人体新陈代谢 中发挥作用的同时还具有促进骨组织生长的作用，当骨 折痊愈后，镁合金能够在生物体内完全降解，可以避免因 二次手术所带来的医疗风险。镁合金同时具有较高的生 物相容性[14]。在恒流模式下，杜翠玲等[15]首先采用微弧氧 化法，通过在硅酸盐体系的电解液中添加不同的添加剂，得到比较好的复合生物电解液体系。常立民等[1(?对不同 磷源制备的镁合金微弧氧化生物陶瓷膜的性能进行了比 较，研究表明氧化镁相是组成微弧氧化陶瓷膜层的主要 物相，其中还掺杂着非晶态的钙和磷。
以上研究结果表明：电解液配方是制备相容生物陶 瓷膜层的关键，优化电解液配方可获得耐蚀性和生物相 容性俱佳的陶瓷膜层。
3 功能性陶瓷氧化膜研究的发展趋势
镁合金微弧氧化技术大大提升了其性能，拓宽了镁 合金的应用市场，具有较好的应用前景。但微弧氧化也存 在一些问题，比如设备构成复杂，电压高危险系数大，需 配备较大容量的制冷和热交换设备等缺点。因此可将微 弧氧化技术结合其它表面工程技术应用于镁合金表面处 理中。
对镁合金微弧氧化陶瓷涂层的成膜机理及工艺参数 对其性能的影响仍是研究热点。目前制备出的不同
功能 的镁合金陶瓷膜层性能较单一，因此开发具有多功能的 镁合金微弧氧化膜仍有较大的研究空间与价值。
[参考文献]
[1]LIN C S,LIN H C,LIN K M,et al.Form ation and properties of
stannate conversion coatings on AZ61 m agnesium alloys[J].
Corrosion Science,2006, 48(1):93-109.
[2]ZHANG R F,YONG S D,H O U H E,et al.Status and prospect
of anodization o n m agnesium and its alloys [J].Chinese Journal
of N onferrous M etals,2006, 16(7):1136-1148.
[3]霍慧丹.镁合金微弧氧化复合陶瓷层的制备及其性能研究[D].
太原：太原理工大学，2015.[4]王彩丽，赵立新，邵忠财.铝合金、镁合金微弧氧化功能陶瓷膜
的研究进展[J].电镀与环保，2008, 28(6):4-7.
[5]GUNTHERSCHULZE A,BETZ H.N eue Untersuchungen uber
die elektrolytische Ventilwirkung [J].Zeitschrift fur Physik A
H adrons and Nuclei, 1932, 73(9):586-601.
[6]CAO Fahe,LIN Longyong,ZHAO Zhao,et al.Environm ental
friendly plasm a electrolytic oxidation of AM60 m agnesium alloy
and its corrosion resistance[J].Transactions of N onferrous
M etals Society of China,2008, 18(2):240-247.
[7]马颖，詹华，马跃洲，等.电参数对AZ91 D镁合金微弧氧化膜层
微观结构及耐蚀性的影响[J].中国有金属学报,2010, 20(8):
1467-1473.
[8]LIANG J,G U O B G,TIAN J,et al.Effect of potassium fluoride
in electrolytic solution o n the structure and properties of
micro-arc oxidation coatings o n m agnesium alloy[J].Applied
Surface Science,2005, 252(2):345-351.
[9]田林海，张杨，杨晓飞，等.新型环保镁合金微弧氧化复合电解
液体系的优化[J].太原理工大学学报,2012, 43(6):646-650. [10]Q U Lijie,LI M uqin,ZHANG E L,et al.Corrosion resistance of
m agnesium alloy coated by ultrasonic-micro arc oxidation in
sim ulated body fluid[J].Transactions of M aterials & H eat
Treatm ent,2013(3): 130-135.
[11] 王卫锋，蒋百灵，时惠英.镁合金微弧氧化深陶瓷膜制备及
耐蚀性研究[J].腐蚀科学与防护技术,2007, 19(1):51-53.
[12] 豆琦，李文芳，张果戈，等.AZ91D镁合金黑陶瓷膜的低能耗
微弧氧化制备工艺[C]//第十届全国转化膜及表面精饰学术年会，
2014.
[13] 王晓波，全风美，李盛和，等.镁合金低能耗微弧氧化膜层组织结
构及耐蚀性的试验研究[J].轻合金加工技术,2015(11):50-55. [14] 曾荣昌，孔令鸿，陈君，等.医用镁合金表面改性研究进展[J].
中国有金属学报，2011, 21(1):35-43.
[15] 杜翠玲.ZK60镁合金微弧氧化生物陶瓷膜的制备与性能表征
[D].镇江：江苏科技大学，2013.
[16] 常立民，徐丹丹，刘伟.不同磷源制备的镁合金微弧氧化生物
陶瓷膜的性能比较[J].材料保护，2011, 44(11):21-24.
(编辑黄荻）
作者简介：周星星（1994—)，女，本科生，金属材料与工程专业。
收稿日期：2016-10-23
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