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镁合金是目前*轻的金属结构材料。具有高的比强度、高的刚度，良好的加工性能、电磁屏蔽性好、减震性好、尺寸稳定性、抛光性及铸造性，同时具有良好的机加工、焊接、抗冲击性能，且抗老化、原料丰富及可再循环等优良的综合性能。在**工业、汽车工业、电子通讯和军事工业中有广泛的应用前景，被誉为*理想的电子产品壳体材料和轻型车辆转向系统材料[1-3]。又由于质轻和良好的生物相容性，目前已被考虑用于植入人体的生物材料[4]。但其弹性模量低、可塑性差，特别是耐腐蚀性能差，严重影响了镁合金的广泛应用[5-6]。镁在实用金属中电位*负，标准电极电位为-2.73V，易氧化，在空气中自发形成一层疏松多孔的氧化膜，在潮湿环境、酸性及中性介质中易受腐蚀，因此对镁合金表面进行处理以提高其耐蚀能力是十分必要的。镁合金表面处理方法很多，如化学转化、化学氧化及阳极氧化、有机涂层、表面改性、金属镀层等处理方法，而在镁合金表面低温熔盐电镀铝具有良好的应用前景。在电镀铝前必须对镁合金进行前处理，通常是以化学处理的方法得到适于电镀铝的一层转化膜，这一转化膜在镁合金电镀铝前起到暂时的保护作用，防止镁合金表面暴露在空气中氧化，且在电镀铝的过程中易被去除或被镀层替代，而对转化膜的机械性能不作过高要求。本试验主要对镁合金电镀铝的前处理工艺进行研究，以期找到一种在镁合金表面电镀铝的简单有效的前处理方法。
1 试验部分
1.1 试验所用材料
所采用的试验材料为AZ261镁合金，各合金元素的质量分数分别为：w（Al）＝5.0％～7.0％，w（Zn）＝0.8％～1.0％，w（Fe）＜0.01％，w（Si）＜0.01％，w（Cu）＜0.03％，w（Ni）＜0.005％，余量为Mg。
1.2 工艺流程
试样→打磨→脱脂→水洗→碱洗→水洗→钝化→水洗→吹干→烘干→检测。
1.3 前处理工艺参数及配方
（1）试样制备。制各20mm×10 mm×5mm的AZ61镁合金试样，依次用800＃、1200＃、1500＃的水磨砂纸将其表面打磨平滑，然后对其表面进行抛光，以保证所有试样具有相同的表面粗糙度。
（2）脱脂。打磨好的试样放至**溶液中超声清洗5min，脱脂的目的是去除工件表面油污、赃物、抛光膏等，获得清洁、无油脂的表面。
（3）碱洗。在70℃～80℃的100g/L氢***水溶液中保持10min，以进一步除去样品表面的油污。在碱性溶液中，镁的表面氧化膜发生了转化，MgO变为Mg（OH）2。
（4）钝化。配制不同浓度的HF（体积分数为40％，分析纯配制）在室温下进行两因素三水平全因子试验，从浓度和时间两个方面来考虑HF对钝化膜的影响。工艺参数见表1。
表1 试验因素水平值
| 时间t/min | HF浓度/mL·(100mL)-1 | ||
| 27.5 | 15 | 2.5 | |
| 1 | 1＃ | 4＃ | 7＃ |
| 5 | 2＃ | 5＃ | 8＃ |
| 10 | 3＃ | 6＃ | 9＃ |
1.4 转化膜性能的检测
对前处理后的转化膜进行检测包括：
（1）物相XRD测试。采用X射线衍射分析前处理后的转化膜层的结构和物相。
（2）膜厚的测试。采用德国生产的型号为dektrophysik－minitest600BN2的涡流测厚仪对前处理后的转化膜进行厚度的测试。
（3）表面形貌观察分析。采用金相显微镜及JSM-6700F／INCA－ENERGY型号的场发射扫描电子显微镜/能谱仪，对处理后的转化膜进行表面形貌和能谱分析。
（4）耐蚀性能的测试。采用动电位极化法研究MgF2转化膜对镁合金表面耐腐蚀性能的影响。动电位极化测试曲线的测试单元为M273A系统。电化学测量系统采用三电极体系，以饱和甘*电极（SCE）为参比电极，Pt电极为辅助电极，研究试样为工作电极。试验在室温（25℃左右）下将试样放在w（NaCl）＝3.5％的水溶液中稳定30min左右，开始极化测试，以10 mV／s的扫描速度进行测试。
2 试验结果与分析
2.1 XRD测试结果
通过氟化处理之后的AZ61镁合金，经过XRD测试所得结果如图1所示，主要成分为Mg和MgF2。说明经前处理后，镁合金表面主要成分为氟化镁，在镁合金表面形成了氟化镁转化膜。
图1 XRD测试结果
2.2 膜厚测试结果
由表2可看出2＃、9＃、3＃、7＃试样经前处理得到的氟化镁转化膜相对较厚，而4＃、6＃、1＃得到的转化膜相对较薄。
2.3 处理后试样形貌观察分析
采用JSM－6700F／INCA－ENERGY型号的场发射扫描电子显微镜及金相显微镜，对前处理后的转化膜进行表面电镜观察和断面形貌观察分析。图2是***处理后试样的表面扫描形貌，图3是金相断面形貌。
从表面扫描形貌图2上可以看出，处理后的试样表面均形成了一层氟化镁膜，但是不同处理参数所形成的膜的表面形貌有所不同。处理后的试样放置一段时间后，较好的试样表面平整洁净，“团簇”状氧化物覆盖较少；而较差试样表面有较多的“团簇”状氧化物覆盖。这说明经***处理后得到的较好的氟化镁转化膜具有较好的抗氧化性，对电镀铝前的镁合金表面有较好的保护作用，符合镀前处理的要求。图示形貌是典型的“干枯河床形貌”，裂纹是由于所生成的氟化物放置一段时间后自然收缩形成的。存在裂缝之后，对于长时间防护效果会产生一定的影响，但由于处理后工件马上进行电镀，不会放置较长时间，所以影响不大。同时微小缝隙的存在，在电镀时有利于熔盐浸入，有利于钝化膜剥落且被替换，将为铝的电沉积提供便利条件。
表2 样品膜厚测试结果
| 编号 | 1＃ | 2＃ | 3＃ | 4＃ | 5＃ | 6＃ | 7＃ | 8＃ | 9＃ |
| 厚度 | 5.4 | 8.4 | 7.4 | 4.2 | 6.8 | 5 | 7.4 | 6.4 | 7.8 |
图2 处理后AZ261Mg合金试样的表面形貌
图3为镁合金氟化镁膜层横断面的光学金相照片。图中I为镶嵌料，Ⅱ为氟化镁膜层，Ⅲ为镁合金基体。可以明显看出，用低浓度***处理时，镁合金基体腐蚀较严重，表面呈锯齿状，表现出腐蚀特性。而高浓度***处理时，腐蚀较轻，膜层较厚且表面较平整，表现出钝化特性，符合前处理的要求。
2.4 耐蚀性能的测试
由表3可以看出，处理后各试样的自腐蚀电位Ecorr明显高于未处理的AZ61镁合金的自腐蚀电位，这说明***处理所得到的MgF2转化膜提高了镁合金在NaCl溶液中的稳定性，其耐腐蚀能力要优于未处理的AZ61镁合金，其中2＃、9＃、7＃试样的自腐蚀电位较高，说明其耐蚀性比其他试样的好。AZ61镁合金在NaCl溶液中的腐蚀机制为：活性Clˉ吸附在试样的表面膜上，替代了表面膜中的氧，生成可溶性的氯化镁。而经处理得到的MgF2转化膜，替代了基体表面的氧化膜层，由于氟的电负性较强，较氧更难被氯置换，有效提高了基体的抗蚀能力。
图3 处理后试样的断面形貌
表3 AZ61镁合金试样的自耐腐蚀电位
| 试样 | 测值1 | 测值2 | 测值3 | 平均值 | 标准差 |
| 未处理 | -1.565 | -1.557 | -1.574 | -1.565 | 0.007 |
| 1＃ | -1.006 | -1.034 | -1.012 | -1.017 | 0.012 |
| 2＃ | -0.504 | -0.488 | -0.655 | -0.549 | 0.075 |
| 3＃ | -1.013 | -0.924 | -1.032 | -0.99 | 0.047 |
| 4＃ | -1.008 | -1.007 | -1.009 | -1.008 | 0.001 |
| 5＃ | -0.897 | -1.046 | -0.976 | -0.973 | 0.061 |
| 6＃ | -1.174 | -1.185 | -1.18 | -1.18 | 0.005 |
| 7＃ | -0.821 | -0.817 | -0.812 | -0.817 | 0.005 |
| 8＃ | -1.08 | -1.094 | -1.09 | -1.088 | 0.006 |
| 9＃ | -0.891 | -0.89 | -0.889 | -0.89 | 0.001 |
