鎂合金是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，同時具有高的比強度和良好的鑄造性能，成為工程塑料、鋁合金和鋼材應(yīng)用的競爭者或替代品，在汽車、航空、電子、兵工等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，但其化學活性高（標準電極電位為?2.37 V）、極易腐蝕、耐磨性差、表面膜疏松多孔等，這些缺點成為制約其發(fā)揮結(jié)構(gòu)性能優(yōu)勢的最大障礙。因此，鎂合金需要進行表面處理后才能在大氣條件下長期使用。
目前廣泛采用的表面改性方法主要有陽極氧化處理、微弧氧化處理、激光表面處理、離子注入和磷化電泳處理等[1-2]。但是，經(jīng)過傳統(tǒng)的陽極氧化處理的鎂合金表面的氧化膜較薄、耐蝕性差及嚴重環(huán)境污染等問題，難以滿足防腐和環(huán)保的要求[3]；離子注入和激光表面處理因成本和批量生產(chǎn)問題阻礙了其發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用[4]；磷化電泳處理工藝還不成熟、工藝過程復雜、廢水排放量大、環(huán)境污染嚴重，限制了其應(yīng)用和發(fā)展[5]。而微弧氧化是將Mg、Al、Ti等有色金屬置于電解液中，利用火花放電作用在鎂合金表面生成陶瓷膜的方法。由于微弧氧化技術(shù)生成的陽極氧化膜與金屬基體結(jié)合力強、電絕緣性好、光學性能優(yōu)良、耐熱沖擊、耐磨損、耐腐蝕，表面防護效果遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)的表面處理方法，同時該技術(shù)具有工藝簡單、效率高、無污染、處理工件能力強等優(yōu)點，逐漸成為鎂合金常用的表面處理方法[6-7]。
本文從微弧氧化技術(shù)的發(fā)展研究現(xiàn)狀著手，重點討論了電解液體系、電參數(shù)、氧化時間、添加劑等對鎂合金陶瓷膜性能的影響，進而分析了微弧氧化陶瓷膜的組成、結(jié)構(gòu)特征和形成過程，總結(jié)了鎂合金微弧氧化存在的問題并對其發(fā)展進行了展望。
1. 微弧氧化的研究現(xiàn)狀
微弧氧化概念于20世紀50年代提出[8]，70年代Markow在傳統(tǒng)鋁陽極上進行陽極氧化研究，被Yerokhin[9]稱之為微弧氧化技術(shù)。微弧氧化裝置主要由電源和電解槽組成，如圖1所示。微弧氧化技術(shù)所形成的氧化膜具有明顯的三層結(jié)構(gòu)：外部的疏松層、中間的致密層和內(nèi)部的結(jié)合層。致密層占總膜厚的90%，與基體形成微區(qū)冶金結(jié)合。疏松層中存在許多孔洞及其他缺陷，其物理、化學特性與微弧氧化處理時電參量的選擇、電解液的配方以及樣品自身的特性有關(guān)。微弧氧化技術(shù)與陽極氧化技術(shù)的比較如表1所示。Kurse[11]利用火花放電在純鋁表面獲得含Al2O3的硬質(zhì)膜層，為微弧氧化技術(shù)提供了研究基礎(chǔ)。
