揭阳稀土镁合金材料稀土有色金属

锂的密度只有530kg/m3，将它加入镁中形成的镁-锂合金是的密度低于镁基体的镁合金，是当今密度小、比强度高的结构合金，镁-锂合金的另一特点是有良好的塑性加工成形性能，可进行冷加工。
　　根据二元镁-锂相图，在589℃时发生共晶反应：
　　L→α-Mg+β-Li
　　在共晶温度时，锂在镁中的固溶度为5.5%Li，共晶点为7.5%Li，温度降低时，其溶解度几乎没有变化。β-Li为体心立方晶格固溶体，有良好的塑性，比α-Mg的还高一些。合金的锂含量大于5.5%时，组织中会出现强度很低而塑性高的β-Li，导致合金的强度性能下降而塑性上升。因此，镁-锂合金不能进行热处理强化，也不需要通过晶粒细化处理来提高塑性。
　　根据锂含时的不同和组织不同，镁-锂合金可分为三类：
　　含锂量低于5.5%的合金，其组织为Li溶于密集六方晶格镁中的α-Mg固溶体；
　　含＞5.5%Li~10.2%Li的合金，其组织为均一的β-Li固溶体晶粒。β-Li的晶格为体心立方，它的冷、热成形加工能力比α-Mg的高，允许变形量虽可达50%~60%，但仍比铝及铝合金的低得多。
　　Mg-Li合金的缺点是有很高的化学活性，锂易与空气中的氧、氢、氮反应，形成稳定的化合物。因此，Mg-Li系合金的熔炼铸造在惰性气体保护下进行或在真空条件下进行。镁-锂合金的抗蚀性不高，比一般常用镁合金的还低，还有相当严重的应力腐蚀开裂倾向。
　　二元镁-锂合金的力学性能不高，和Al、Zn、Si等元素一同加入镁中，虽可以显著提高强度性能，但是尚未获得广泛的应用，美国航空航天局（NASA）1960年研发的LA141A是有代表性的Mg-Li合金，已用于制造人造卫星及航空器零件，此外还有LA91、LAZ933合金，它们含9%~14%Li，其密度只有1250 kg/m3~1350kg/m3，比弹性模量却很高。LA141A和LS141A含金是用得较多的Mg-Li合金，它们含13%Li~15%Li，前者还含0.75%Al~1.75%Al，后者还含0.5%Si~0.8%Si。Mg-Li合金的比强度高，震动衰减性能强，可切削加工性优，是制造航空航天器的结构材料。
　　LA141合金的室温弹性模量为42GN/mm2，与传统镁合金弹性模量的45GN/mm2相差不多，但它的密度为1350kg/m3，比大多数常用镁合金的1800kt/m3左右的低得多。LA141合金的挠曲刚度比同等质量传统镁合金的大一倍。LS141A合金的弹性模量为41GN/mm2，密度为1330kt/m3，其挠曲刚度比LA141合金的大一些，为铝合金的5倍余。
　　LA141A和LS141A合金的含锂量均＞11%，有较好的室温成形性能。LA91合金的组织较复杂，为α+β；LA141合金的组织由体心立方晶格的固溶体和面心立方结构的LiAl及亚稳定的面心立方晶格的AlLi2Mg金属间化合物组成。镁-锂合金也可以产生一定的加工硬化作用。LA141合金在T7状态应用（固溶处理-空淬-177℃稳定化处理）。稳定化处理可以削除镁-锂合金的应力腐蚀开裂敏感性。同其他镁合金一样可以进行焊接和热加工，但焊后对焊接部位进行应力消除处理，以防应力腐蚀开裂，总体来说，镁-锂合金的抗腐蚀性能还不如常规镁合金的。
　　含量分别＜4%的Mn、Zn、Cd等可提高Mg-Li合金的抗蚀性，Mn的效果好；Si、Sb显著降低合金的抗蚀性；Al、Sn对合金抗蚀性的影响与其含量有关：含0.6%~1.0%，合金的抗蚀性随含量增加而下降，＞1.0%后其抗蚀性随含量的增加而略有上升。向Mg-Li合金添加少量Al和Ca可在表面形成较稳定的Mg(OH)2基化合物保护层而提高合金的抗蚀性，还对合金的可成形性及抗蠕变强度有利。Mg-Li系合金在潮湿中有强烈的应力腐蚀敏感性。

镁及其合金具有许多优良的物理和机械性能，具有较高的比强度和比刚度、易于切削加工、易于铸造、减震性好、能承受较大的冲击震动负荷、导电导热性好、磁屏蔽性能优良，是一种理想的现代结构材料，现已广泛应用于汽车、机械制造、航空航天、电子、通讯、军事、光学仪器和计算机制造等领域.为使镁合金应用于不同的场合，经常需要改变其表面状态以提高耐蚀性、耐磨性、可焊性、装饰性等性能。目前有许多工艺可在镁及镁合金表面上形成涂覆层，包括电镀、化学镀、转化膜，阳极氧化、氢化膜、有机涂层、气相沉积层等。其中为简单有效的方法就是通过电化学方法在基体上镀一层所需性能的金属或合金，即电镀与化学镀。本文对这两种处理方法在镁及镁合金上的应用所面临的问题、工艺流程、各种前处理方法、常用镀层及发展现状作简要概述。

镁上电镀及化学镀面临的问题镁是一种难于直接进行电镀或化学镀的金属，即使在大气环境下，镁合金表面也会迅速形成一层惰性的氧化膜，影响与镀层的结合强度，在进行电镀或化学镀时除去这层氧化膜。由于氧化膜生成速度较快，所以我们寻找一种适当的前处理方法，以在镁合金表面上形成一层既能防止氧化膜生成，又能在电镀或化学镀时易于除去的膜层。镁合金具有较高的化学反应活性，使得我们在电镀或化学镀时，镀液中金属阳离子的还原应发生，因为镁会与镀液中的阳离子迅速发生置换反应形成疏松的置换层，影响镀层的结合力。同时镁与大多数酸反应剧烈，在酸性介质中溶解迅速。因此，我们对镁合金进行电镀或化学镀处理时应尽量采用中性或碱性镀液，这样不仅可以减少对镁合金基体的浸蚀，也可以延长镀液的使用寿命。

由于镁的电极电位很低，为-2.34V(相对于标准氢电极)，易于发生电偶腐蚀，在电解质中与其它金属接触时，易于形成腐蚀微电池，导致镁合金表面迅速发生点蚀。因此，在电镀或化学镀时，在镁合金上形成的镀层无孔，否则不但不能有效防止腐蚀，反而会加速镁合金的腐蚀。尤其是进行浸锌、直接化学镀镍等前处理时，所形成的底层无孔。对于镁合金上的Cu/Ni/Cr镀层，曾有人提出镀层的厚度至少应为50μm，无孔才能进行室外应用.镁合金上电镀或化学镀所形成镀层的质量还取决于镁合金的种类。对于不同的镁合金，由于元素组成及表面状态不同，进行前处理时应采取不同的方法，镁合金表面存在大量金属间化合物，如MgxAly金属间相的存在，导致表面电势分布不均，增加了电镀及化学镀的难度.电镀及化学镀的共同缺点是镀液中含有重金属，影响镁合金的回收利用，增加了回收的难度与成本。

浸锌基于浸锌已发明了许多前处理工艺，主要有Dow工艺、Norsk2Hydro工艺及WCM工艺。各种方法的处理过程大致如下：Dow工艺：除油阳极清洗酸蚀酸活化浸锌镀铜Norsk2Hydro工艺：除油酸蚀碱处理浸锌镀铜WCM工艺：除油酸蚀氟化物活化浸锌镀铜Dow工艺发展早，但得到的浸锌层不均匀、结合力差。改进的Dow工艺在酸活化后加入了碱活化步骤，在AZ31、AZ91镁合金上得到的Ni2Au合金镀层结合力良好，前处理时间也明显缩短。Norsk2Hydro工艺同Dow工艺相比，在结合力、耐蚀性、装饰性方面都有所提高，AZ61镁合金经此前处理后得到的Cu/Ni/Cr多层镀层达到了室外应用的标准。Dennis等人的研究表明，经Dow工艺和Norsk2Hydro工艺处理得到的浸锌层多孔，热循环性能不好。

在三种工艺中，WCM工艺获得的浸锌层均匀，且耐蚀性、结合力、装饰性等方面效果均好，是一种较成功的前处理方法。然而三种方法的共同缺点为：当镁合金中铝含量过高时，沉积层质量不好，且镁合金表面镁含量较丰富的区域会溶解，限制了它们的应用。
　　浸锌过程需控制，以确保膜层具有足够的结合力，否则会在基体金属的金属间相上形成海绵状、结合力差的非均匀层。紧接着进行的预镀铜过程也有许多缺点，这是一个电镀过程，对于形状复杂的镀件电流密度分布不均匀，尤其在孔洞及深凹处难于形成均匀的镀层，在低电流密度区，铜的沉积速度较慢，这样锌会置换镀液中的阳离子，进而会暴露基体，镁更容易置换，通过置换反应直接在镁合金表面形成的铜层结合力差、多孔、易于腐蚀。其次，镀液中含有剧毒的氰化物，产生的废液处理费用较高。