朵興茂，任成森，羅旭龍，高明忠

（青海鹽湖特立鎂有限公司，青海 西寧 810000）

在以AZ91D鎂鋁合金為生產(chǎn)原料生產(chǎn)智能手機(jī)部件、計算機(jī)電腦時，要求產(chǎn)品表面平整度較高，壁厚大約在0.5mm～1.5mm范圍內(nèi)，首先需要對產(chǎn)品進(jìn)行磷化處理，然后再進(jìn)行烤漆處理。磷化膜厚度大約為0.7μm～1.3μm左右，漆層厚度大約在20μm左右[1]。面漆主要存在黑色、銀灰色兩種顏色。

綜合前文所述，產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，部分機(jī)殼在使用1個月后，產(chǎn)品表面就會生成1mm左右的爆痘，部分爆痘甚至慣出機(jī)殼壁厚。

在對產(chǎn)品進(jìn)行磷化處理后，產(chǎn)品表面也經(jīng)常生成白色斑點，且在磷化半成品時，產(chǎn)品表面也可能出現(xiàn)黑色絮狀物[2]。這些缺陷對產(chǎn)品表面質(zhì)量造成了極大的負(fù)面影響，也對企業(yè)造成較大經(jīng)濟(jì)效益損失。

因此，本文對產(chǎn)品爆痘、白色斑點的問題進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和總結(jié)。

1 薄壁鎂合金壓鑄件表面缺陷分析

1.1 爆痘形成原因分析

通過對夾雜物的EDX分析認(rèn)為，夾雜物主要由氧、鎂等元素構(gòu)成。因為EDX無法對元素周期表中的前五種元素進(jìn)行分析，因此無法確定這些夾雜物是否是MgO[3]。因此，要求提取部分夾雜物前進(jìn)行FT-IR分析，結(jié)果指出，該物質(zhì)是含結(jié)晶水的Mg(OH)2。通過對其他夾雜物的FTIR分析，認(rèn)為該夾雜物主要構(gòu)成部分為Mg(OH)2、BaSO4。

通過對1#、2#機(jī)殼爆痘物質(zhì)的檢測認(rèn)為，鎂合金的MgO夾雜物是導(dǎo)致機(jī)殼爆裂的主要因素。由于鋁鎂合金在冶煉過程中可能生成MgO夾雜物，該物質(zhì)雖不溶于水，但可以通過接觸空氣吸收一定水分，從而生成Mg(OH)2。但MgO向Mg(OH)2轉(zhuǎn)化時，其體積將膨脹148%，從而對其表面粗糙度造成直接的影響，嚴(yán)重情況下，還可能導(dǎo)致產(chǎn)品爆裂[4]。由于Mg(OH)2室溫環(huán)境下較為穩(wěn)定，而在350℃環(huán)境下，將被分解為MgO，所以，產(chǎn)品爆痘是因為Mg(OH)2導(dǎo)致的。

1.2 白點形成原因分析

SEM觀察發(fā)現(xiàn)，白點呈凹坑狀，是由于磷化膜處理不當(dāng)導(dǎo)致的。通過EDX分析可看出，白點區(qū)鋁材料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.17%，相較于其他區(qū)域較低（40.75%）。

通過去除磷化膜后，對試樣分析和觀察可看出，其是由塊狀α相和共晶組織等構(gòu)成。結(jié)合鎂鋁合金相圖，AZ91D合金主要構(gòu)成部分為α相和共晶組織。因為在壓鑄過程中，冷卻速度較快，所以，在室溫環(huán)境下，首先對α相和周圍連續(xù)共晶組織進(jìn)行了分析，結(jié)果認(rèn)為，大塊α相是因為局部冷卻速度過緩，造成離異共晶體過于發(fā)達(dá)，或鋁合金中鋁含量較低所導(dǎo)致的[5]。

在大塊先析相成膜較差，是由于磷化處理不當(dāng)導(dǎo)致的。因為其采用的磷化處理，是偽轉(zhuǎn)化型磷化(也就是結(jié)晶型磷化處理)，而磷化液的陽離子，則直接參與成膜，形成置換反應(yīng)。膜生成過程是核生成的次要過程，由于共晶組織的β相濃度較高，且β相純鎂電位較低，置換反應(yīng)多出現(xiàn)于共晶組織，也就是膜成核一般在共晶組織上獲得實現(xiàn)。而α相較大情況下，共晶組織連續(xù)性遭到破壞，導(dǎo)致膜成核生長中斷，并在產(chǎn)品表面，形成凹坑狀白斑。

1.3 黑色絮狀物形成原因分析

通過肉眼觀察，可看出黑色絮狀物基本形貌呈白色疏松絮狀凸起。通過EDX分析，其氧含量相對較高。

對產(chǎn)品進(jìn)行磷化處理后，產(chǎn)品抗蝕性、磷化膜致密度和周圍環(huán)境有著直接關(guān)系。在特定濕度環(huán)境下，溫度有較大變化，將在產(chǎn)品表面生成層含O2-，C1-離子的水膜。

該水膜在正常情況下不會影響到磷化膜的生產(chǎn)，只在磷化膜封孔不良的情況時，膜表面腐蝕介質(zhì)在毛細(xì)作用下與基體表面進(jìn)行接觸，導(dǎo)致基體被嚴(yán)重腐蝕。腐蝕生成物一般為氯化鎂、氧化鎂兩部分，而氧化鎂和水分結(jié)合，將自動生成氫氧化鎂，導(dǎo)致體積嚴(yán)重膨脹，和掃描電鏡觀察到的結(jié)果較為一致。

2 薄壁鎂合金壓鑄件表面處理技術(shù)

鎂合金壓鑄件的表面通常要求根據(jù)一定的次序要求進(jìn)行脫脂、酸洗等預(yù)處理，再進(jìn)行鍍膜、涂裝等處理。鎂合金鑄件表面處理，就是指鍍膜處理。其具體過程是在鑄件表面生成有一定抗腐蝕性保護(hù)膜。當(dāng)前，鎂合金鑄件表面處理工藝為濕法表面處理法，即通過處理液進(jìn)行鑄件表面處理。當(dāng)前，表面處理技術(shù)中，應(yīng)用最多的是化學(xué)成膜技術(shù)。

所謂的化學(xué)成膜技術(shù)，指的是在鎂合金壓鑄件處理過程中，通過工件和化學(xué)處理液之間的化學(xué)反應(yīng)，從而在工件表面生成新的保護(hù)膜的處理技術(shù)。當(dāng)前，化學(xué)成膜技術(shù)主要有磷化、化學(xué)腐蝕、鋅置換、鉻化等多種類型的處理技術(shù)。所謂的鉻化處理，指的是在處理過程中，將工件置于鉻酸、重鉻酸鹽為主的處理液中，使工件表面生成氧化鎂、鉻酸鹽保護(hù)膜層。其處理液成分如表1。

表1 化學(xué)腐蝕處理液

3 結(jié)論

（1）導(dǎo)致爆痘的主要原因，是因為鎂鋁合金由MgO夾雜物的存在，其在吸收空氣中的水分后，自動生成Mg(OH)2，導(dǎo)致工件體積劇烈膨脹而引發(fā)的。

（2）對α相異常生長、共晶組織連續(xù)性等首先進(jìn)行分析，認(rèn)為成膜處理不當(dāng)，是造成工件表面生成白點的主要原因。

（3）磷化膜處理不當(dāng)，是導(dǎo)致工件表面黑色絮狀物形成的主要因素。