朱金成，李宏戰(zhàn)，李爭(zhēng)顯,3，王毅飛,3，王彥峰，耿娟娟

(1.東北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110819；2.西北有色金屬研究院，陜西 西安 710016；3.陜西省稀有金屬材料表面工程技術(shù)研究中心，陜西 西安 710016)

0 前 言

鎂合金因其密度小、比強(qiáng)度高、易成型加工、易回收、生物相容性好、電磁屏蔽性能優(yōu)良等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于交通、醫(yī)療、航天、兵工、3C等領(lǐng)域[1]。隨著現(xiàn)代通訊電子技術(shù)的發(fā)展，通訊裝備領(lǐng)域?qū)﹄娮悠骷媒Y(jié)構(gòu)材料的輕量化及電磁屏蔽性能提出了越來越高的要求。鎂合金成為代替工程塑料和鋁合金制造通訊裝備殼體結(jié)構(gòu)件的理想材料，近年來鎂合金在通訊裝備中的應(yīng)用得到快速發(fā)展。

鎂的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-2.37 V，自身的耐蝕性能較差，在常溫大氣條件下極易氧化形成含有MgO、Mg(OH)2等化合物的表面疏松膜層[2]。目前針對(duì)鎂合金的耐蝕防護(hù)技術(shù)主要有電鍍/化學(xué)鍍、化學(xué)轉(zhuǎn)化、陽極氧化、微弧氧化、物理氣相沉積、離子注入、激光表面處理等工藝[3-6]。雖然現(xiàn)有的表面技術(shù)能夠大幅度提高鎂合金的耐蝕性能，但通常會(huì)影響鎂合金的導(dǎo)電性能。當(dāng)鎂合金用于通訊裝備殼體結(jié)構(gòu)件時(shí)，其表面導(dǎo)電性能的降低極易導(dǎo)致靜電放電和電磁干擾。在通訊電子等領(lǐng)域這些靜電危害輕則干擾信號(hào)使通訊產(chǎn)品、電子儀器失靈，重則引發(fā)絕緣性擊穿、燃燒、爆炸等事故，造成財(cái)產(chǎn)損失甚至人員傷亡[7,8]。因此，鎂合金在通訊裝備及3C產(chǎn)品等領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)需要兼顧其耐蝕和導(dǎo)電性能。本文主要從鎂合金表面改性和涂層防護(hù)技術(shù)的角度出發(fā)，對(duì)近年來鎂合金表面耐蝕導(dǎo)電防護(hù)技術(shù)進(jìn)行闡述，并對(duì)研究面臨的主要問題、研究趨勢(shì)進(jìn)行分析和展望。

1 化學(xué)轉(zhuǎn)化導(dǎo)電膜

化學(xué)轉(zhuǎn)化是鎂合金常用的一種表面改性技術(shù)，其原理是通過鎂合金和化學(xué)溶液直接反應(yīng)從而在其表面生成一種難溶且具有耐蝕性能的化合物膜層，其中應(yīng)用較早且較為成熟的是鉻酸鹽處理工藝。鉻酸鹽膜層均勻致密、耐蝕性好、具有一定的自修復(fù)能力[9]。干燥后的鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜膜層很薄，在電接觸時(shí)膜層的刺穿可使金屬-金屬直接接觸，保證了接觸界面的電連續(xù)性，而刺穿產(chǎn)生的機(jī)械破損可在鉻酸鹽膜的自修復(fù)作用下被修復(fù)，對(duì)耐蝕性的影響較小。因此，鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜很早就被應(yīng)用于鍍鋅鋼[10]、鋁合金[11]、銅合金[12]等的耐蝕導(dǎo)電處理。然而，鉻酸鹽處理工藝中產(chǎn)生的六價(jià)鉻離子對(duì)人體和環(huán)境有毒害作用，且廢液的處理成本較高，因此含鉻的電子產(chǎn)品逐漸被禁止使用，鉻酸鹽處理工藝轉(zhuǎn)而被磷酸鹽、錫酸鹽、高錳酸鹽、鉬酸鹽、植酸鹽和稀土鹽處理工藝等無毒環(huán)保的工藝所取代[13]。

導(dǎo)電接觸斑點(diǎn)理論認(rèn)為膜層導(dǎo)電性取決于其接觸電阻，而接觸電阻的大小則是由膜層表面導(dǎo)電斑點(diǎn)的面積份數(shù)以及電阻定律決定。因此，只要提高電荷轉(zhuǎn)移電阻、增加膜層表面導(dǎo)電斑點(diǎn)的面積、降低膜層厚度，就可以制備出耐蝕導(dǎo)電的鎂合金化學(xué)轉(zhuǎn)化膜[14-16]。Duan等[17]利用添加了強(qiáng)氧化劑VO3-的酸性磷化液加速AZ91D鎂合金α相的溶解并抑制磷酸鹽在β相上的沉積，使β相作為凸起導(dǎo)電接觸點(diǎn)從而制備導(dǎo)電耐蝕磷化膜。經(jīng)檢測(cè)，膜層致密無裂紋且耐蝕導(dǎo)電性能良好，腐蝕電流密度相較于基體降低將近1個(gè)數(shù)量級(jí)，接觸電阻達(dá)到(47.4±20.3) mΩ/cm2。張書第等[18]通過在鋅系磷化液中加入硝酸鈣增強(qiáng)膜層耐蝕性能和硝酸鈉作氧化劑抑制膜層在β相上沉積，在AZ91D鎂合金表面制備出耐蝕導(dǎo)電磷化膜。極化曲線測(cè)試表明膜層的自腐蝕電流密度從裸基體的501.2 μA/cm2降至19.7 μA/cm2，測(cè)試發(fā)現(xiàn)膜層表面接觸電阻低至200 mΩ，耐蝕導(dǎo)電性能良好。陳必秀[19]使用含有強(qiáng)氧化劑的Mn-P體系轉(zhuǎn)化液在AZ91D鎂合金表面制備耐蝕導(dǎo)電的轉(zhuǎn)化膜，β相高出α相約430 nm，轉(zhuǎn)化膜的自腐蝕電流密度相較于基體下降了1個(gè)數(shù)量級(jí)，膜層表面接觸電阻為114 mΩ，但經(jīng)960 h濕熱實(shí)驗(yàn)后膜層的導(dǎo)電性能失效；又利用H2SO4對(duì)基體鎂合金進(jìn)行酸洗前處理，制備出的轉(zhuǎn)化膜膜層粗糙且表面裂紋增多，自腐蝕電流密度相較于基體并無太大下降，但轉(zhuǎn)化膜的β相比α相可高出大約10 μm，膜層表面接觸電阻僅為9 mΩ，且經(jīng)過960 h 濕熱試驗(yàn)后膜層仍保持導(dǎo)電性能。

通過調(diào)控膜層表面不同物相設(shè)計(jì)導(dǎo)電接觸斑點(diǎn)，可有效解決鎂合金化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的耐蝕導(dǎo)電問題，但該技術(shù)工藝僅適用于對(duì)特定鎂合金的耐蝕導(dǎo)電處理。而且當(dāng)鎂合金經(jīng)腐蝕后基體表面會(huì)出現(xiàn)腐蝕產(chǎn)物持續(xù)堆積和體積膨脹的現(xiàn)象，直到覆蓋凸起相，使其無法起到作為導(dǎo)電接觸斑點(diǎn)的作用，從而引起轉(zhuǎn)化膜的導(dǎo)電性能失效，技術(shù)存在一定的局限性。

Hung等[20]研究了LZ91鎂鋰合金表面高錳酸鹽轉(zhuǎn)化膜的耐蝕導(dǎo)電性能，制備了轉(zhuǎn)化時(shí)間分別為10 s和30 s的轉(zhuǎn)化膜，得到的轉(zhuǎn)化膜厚度分別為(116.96±35.29) nm和(243.03±76.88) nm，表面接觸電阻分別為(155±23) mΩ/cm2和(243±43) mΩ/cm2，膜厚的增加使接觸電阻增大。圖1為L(zhǎng)Z91鎂合金表面高錳酸鹽轉(zhuǎn)化膜表面SEM形貌。SEM形貌顯示轉(zhuǎn)化時(shí)間為30 s的膜層表面有明顯裂紋，相比之下轉(zhuǎn)化時(shí)間為10 s的轉(zhuǎn)化膜層更為致密。析氫實(shí)驗(yàn)顯示浸泡48 h后轉(zhuǎn)化時(shí)間為30 s的膜層每平方厘米試驗(yàn)區(qū)域的析氫量與裸基體相當(dāng)，約為0.30 cm3，轉(zhuǎn)化時(shí)間為10 s的膜層的析氫量大約只有前二者的1/2，這說明裂紋的存在惡化了高錳酸鹽轉(zhuǎn)化膜的耐腐蝕性。可見，薄而均勻的轉(zhuǎn)化膜層對(duì)于增強(qiáng)鎂合金的耐腐蝕性能和導(dǎo)電性能起到關(guān)鍵作用。

錫酸鹽轉(zhuǎn)化膜具有導(dǎo)電性能和自愈合能力，可代替鉻酸鹽在鎂合金耐蝕導(dǎo)電改性方面的應(yīng)用[21]。王旭東等[22]設(shè)計(jì)了一種在鎂合金表面制備錫酸鹽轉(zhuǎn)化膜的方法，制備出的試樣膜厚約1.5～3.0 μm，膜層均勻致密，經(jīng)6周期的鹽霧-加濕-干燥復(fù)合實(shí)驗(yàn)后膜層表面僅出現(xiàn)腐蝕點(diǎn)，無生銹和脫落現(xiàn)象，四探針法測(cè)試膜層表面電阻率最高為88.6 Ω·cm。Cai等[23]在AZ31B鎂合金表面制備了摻銻錫酸鹽防腐導(dǎo)電化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，四探針法測(cè)得涂層接觸電阻最低為54.8 Ω，腐蝕電流密度從243.12×10-6A/cm2降至20.11×10-6A/cm2。

化學(xué)轉(zhuǎn)化膜雖然成本低，工藝簡(jiǎn)單，但其用作鎂合金防腐導(dǎo)電膜層來說依然較薄，對(duì)耐蝕性的提升有限，較厚的膜層雖然可以提高耐蝕性但卻影響其導(dǎo)電性能，因此，化學(xué)轉(zhuǎn)化膜層的厚度與導(dǎo)電性之間的平衡問題尚需進(jìn)一步研究。此外，無鉻轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性、膜層結(jié)合力、膜層自修復(fù)能力等與鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜相比仍有差距，應(yīng)深入研究鎂合金化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的成膜機(jī)理，進(jìn)一步優(yōu)化轉(zhuǎn)化液體系，制備出耐蝕導(dǎo)電性能優(yōu)異的鎂合金化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。

2 電鍍/化學(xué)鍍導(dǎo)電涂層

利用電鍍/化學(xué)鍍技術(shù)在鎂合金表面鍍覆一層耐蝕性好的金屬或合金，可在提高防腐蝕性能的同時(shí)不失導(dǎo)電性。電鍍和化學(xué)鍍工藝比較成熟，在工業(yè)上，鍍層的電阻率一般在50～90 μΩ·cm之間[24]。郭嘉成等[25]先對(duì)鎂鋰合金進(jìn)行化學(xué)鍍Ni-P、電鍍銅制備中間過渡層，以提高鎂合金的耐蝕性和與后續(xù)鍍層的結(jié)合力，之后利用電沉積法制備Zn-Ni合金鍍層，測(cè)得膜層的電阻率小于0.01 mΩ·cm，腐蝕電流密度相較于基體下降了1個(gè)數(shù)量級(jí)。郭興伍等[26]對(duì)AZ91D鎂合金進(jìn)行堿洗、酸洗、活化、化學(xué)鍍鎳磷、電鍍銅等前處理后再電鍍鋅-鎳-微納米陶瓷，得到電阻率小于0.01 mΩ·cm的導(dǎo)電復(fù)合膜層。丁磊[27]在稀土鎂合金表面利用化學(xué)鍍技術(shù)制備Ni-B-RE涂層，研究發(fā)現(xiàn)添加元素為Dy且濃度為0.05 g/L時(shí)涂層最為均勻致密，自腐蝕電位達(dá)到-0.157 V，相比鎂合金基體正移了1.442 V，涂層電阻率達(dá)到5×10-8Ω·m。周蕊[28]在稀土鎂合金表面先進(jìn)行化學(xué)鍍、再進(jìn)行電鍍制備出Ni-P/Ni-B-Dy合金層，研究發(fā)現(xiàn)Dy濃度為0.004 mol/L時(shí)，電阻率最低可達(dá)到1.02×10-8Ω·m，Dy濃度為0.003 mol/L時(shí)，合金層自腐蝕電位達(dá)到-0.537 V，耐腐蝕性最佳。

鎂合金電鍍/化學(xué)鍍也可與微弧氧化(MAO)工藝結(jié)合，進(jìn)行耐蝕導(dǎo)電涂層的制備。在復(fù)合涂層中，MAO陶瓷層作為絕緣中間層可隔絕基體與金屬層，避免電偶腐蝕加速鎂合金基體的腐蝕破壞，其表面的多孔結(jié)構(gòu)也有利于金屬涂層的附著；金屬層進(jìn)一步對(duì)多孔陶瓷層進(jìn)行封孔處理，阻斷了腐蝕介質(zhì)的傳輸通道，從而提高復(fù)合涂層的耐蝕性能[29,30]。

侯彬等[31]采用膠體鈀一步法敏化-活化處理、還原處理，解決了MAO膜層易溶解、難以鍍覆的難題，然后再進(jìn)行后續(xù)的化學(xué)鍍銅、電鍍銅處理，在LZ91鎂鋰合金MAO涂層上電鍍出鎳鋅合金耐蝕導(dǎo)電膜層。測(cè)試發(fā)現(xiàn)復(fù)合涂層表面導(dǎo)電且耐蝕性優(yōu)異，可耐192 h酸性鹽霧試驗(yàn)。Li等[32]在純鎂表面制備MAO-化學(xué)鍍銅層，腐蝕電流密度最低達(dá)到1.564×10-5A/cm2，相較基體下降了1個(gè)數(shù)量級(jí)，方塊電阻最低可達(dá)到0.03Ω/□。付明等[33]在AZ91D鎂合金MAO膜層的基礎(chǔ)上不做其他前處理，利用膜層的化學(xué)鍍催化活性直接施鍍，得到的復(fù)合膜層電阻率最低為0.71×10-6Ω·m，腐蝕電流密度為6.784×10-6A/cm2，相較于基體降低了2個(gè)數(shù)量級(jí)。Guo等[34]先后對(duì)AZ91D鎂合金進(jìn)行MAO處理和轉(zhuǎn)化處理封孔，在此基礎(chǔ)上使用一種低成本的銀活化技術(shù)來代替較為昂貴的鈀鹽及其化合物活化工藝來促進(jìn)電鍍過程，制備出MAO/Ni-P復(fù)合鍍層,測(cè)量出復(fù)合涂層的電阻率為(7.72±0.12) mΩ·cm，腐蝕電流密度相較于基體降低4個(gè)數(shù)量級(jí)，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和耐腐蝕性。

近幾年使用MAO工藝等其他技術(shù)輔助電鍍/化學(xué)鍍進(jìn)行鎂合金耐蝕導(dǎo)電處理來避免單一制備技術(shù)的缺陷，為鎂合金耐蝕導(dǎo)電防護(hù)技術(shù)打開了新的方向并解決了一些實(shí)際問題。但鎂合金電鍍/化學(xué)鍍?cè)谡绞╁兦靶枰M(jìn)行一系列過程繁瑣的堿洗、酸洗、活化等前處理工藝，而且處理時(shí)產(chǎn)生的氰、氟、鉻等有害物質(zhì)容易造成環(huán)境污染、增加處理成本。針對(duì)這些問題，需要研究人員進(jìn)一步開發(fā)操作簡(jiǎn)單、廉價(jià)環(huán)保的前處理工藝或直接施鍍工藝。

3 磁控濺射導(dǎo)電涂層

磁控濺射技術(shù)操作簡(jiǎn)單、環(huán)境污染小、濺射溫度低、濺射速度快，制備的膜層結(jié)構(gòu)較為均勻致密，與基材的結(jié)合強(qiáng)度高，在鎂合金耐蝕導(dǎo)電防護(hù)方面有很大的應(yīng)用空間。

王力廷[35]利用磁控濺射技術(shù)在MB8 鎂合金MAO涂層表面沉積摻鋁氧化鋅(AZO)導(dǎo)電薄膜。涂層導(dǎo)電性能受濺射時(shí)間影響較大，當(dāng)濺射時(shí)間為30 min時(shí)，涂層方塊電阻為980 Ω/□，濺射時(shí)間為120 min時(shí)，方塊電阻僅為21 Ω/□ ，有較好的導(dǎo)電性能。王志虎等[36]對(duì)AZ91鎂合金進(jìn)行MAO/磁控濺射鍍銅處理后獲得表面均勻致密且導(dǎo)電性能良好的銅層，四探針法測(cè)試膜層電阻率為4.86×10-3mΩ·cm；相較于基體，復(fù)合膜層的腐蝕極化電阻提高了約80倍，腐蝕電流密度也從2.83×10-4A/cm2下降至2.42×10-5A/cm2，耐蝕性顯著提高。

由于PVD技術(shù)特點(diǎn)的限制，磁控濺射涂層受基體不平整以及濺射生長(zhǎng)機(jī)理的影響，內(nèi)部會(huì)存在孔隙、針孔等缺陷進(jìn)而降低涂層的耐蝕性能。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過磁控濺射處理的金屬鍍層具有連續(xù)柱狀生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，可作為腐蝕介質(zhì)通往基底的擴(kuò)散通道[37]。伍一銘[38]利用磁控濺射技術(shù)在AZ91D鎂合金表面制備Hf/TiB2交替沉積的多層涂層。結(jié)構(gòu)致密的TiB2作插入層可有效阻斷Hf涂層的連續(xù)柱狀生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，抑制腐蝕介質(zhì)向基體擴(kuò)散。復(fù)合涂層(Hf層數(shù)為5)經(jīng)過48 h中性鹽霧試驗(yàn)后其腐蝕面積比僅為0.2%，對(duì)比基體鎂合金的完全腐蝕，表明復(fù)合涂層的長(zhǎng)期耐蝕性有顯著提升。此外Hf和TiB2都具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，保證了復(fù)合涂層的導(dǎo)電性能。Zhang等[39]利用磁控濺射技術(shù)在AZ91D鎂合金表面制備耐蝕導(dǎo)電的Hf/HfN多層涂層。圖2為Hf和Hf/HfN涂層的橫截面形貌SEM形貌。圖2顯示Hf涂層呈柱狀結(jié)構(gòu)，包含大量晶界，可作為腐蝕介質(zhì)傳輸通道，Hf/HfN-6涂層(HfN的沉積時(shí)間為6 min)結(jié)構(gòu)致密，它的插入打斷了Hf層的柱狀生長(zhǎng)。電化學(xué)測(cè)試多層涂層樣品Hf/HfN-6的腐蝕電流密度為0.01 μA/cm2，相對(duì)基體鎂合金(162.7 μA/cm2)降低了4個(gè)數(shù)量級(jí)；測(cè)得電阻率為(54.5±5.0) μΩ·cm，足以避免涂層鎂合金工作時(shí)發(fā)生電荷積累。

4 有機(jī)導(dǎo)電涂層

在鎂合金的表面制備有機(jī)導(dǎo)電涂層可使其具有耐蝕導(dǎo)電性能，根據(jù)成分和導(dǎo)電機(jī)理，可分為本征型和摻雜型有機(jī)導(dǎo)電涂層[40]。

本征型有機(jī)導(dǎo)電涂料由高分子聚合物構(gòu)成，其質(zhì)量輕、無毒害、易合成、環(huán)境穩(wěn)定性好、可自身成膜或與其它有機(jī)高分子混合成膜。對(duì)于本征有機(jī)導(dǎo)電涂料目前研究較多的有聚苯胺(PANI)和聚吡咯(PPy)。高分子聚合物本身具有絕緣性，經(jīng)一定的摻雜可提高其溶解性和導(dǎo)電性。Prasutiyo等[41]研究了HCl、HClO4、HNO3和CH2O2對(duì)聚苯胺的摻雜導(dǎo)電作用，發(fā)現(xiàn)聚苯胺經(jīng)過HClO4摻雜后的導(dǎo)電性最佳，電導(dǎo)率可達(dá)到13 496.500 3 μS/cm。周健等[42]用十二烷基苯磺酸做摻雜劑、過硫酸銨為氧化劑化學(xué)合成導(dǎo)電聚吡咯后加入到適量間甲酚中，再與羥基丙烯酸樹脂復(fù)合，得到聚吡咯導(dǎo)電涂層，導(dǎo)電涂層中PPy含量為20%時(shí)電導(dǎo)率可達(dá)2.5×10-4S/cm，且導(dǎo)電涂層耐蝕性能比純羥基丙烯酸樹脂涂層要好。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電聚合物在鎂合金耐蝕防護(hù)方面不僅起到表面物理屏蔽作用，還起到了抑制腐蝕和鈍化作用[43,44]。

本征型有機(jī)導(dǎo)電涂料的制備一般分為電化學(xué)合成和化學(xué)合成2種方式，化學(xué)合成法制備的導(dǎo)電聚合物具有溶解性差、不易加工、難以大面積成膜等缺點(diǎn)，從而限制了其應(yīng)用。電化學(xué)合成法較為簡(jiǎn)單，可一步完成，但電化學(xué)合成主要是在溶液尤其是在酸性溶液中進(jìn)行，鎂合金作為活潑金屬易在溶液中發(fā)生反應(yīng)，給導(dǎo)電聚合物涂層的制備造成困難。因此，電化學(xué)合成本征有機(jī)導(dǎo)電涂料較多應(yīng)用于銅、鋁、碳鋼等材料，在鎂合金上的應(yīng)用還需進(jìn)一步研究。

摻雜型有機(jī)導(dǎo)電涂料體系主要包括高分子聚合物基料、導(dǎo)電填料、稀釋劑、偶聯(lián)劑等助劑，其中涂料的導(dǎo)電性主要由導(dǎo)電填料提供。摻雜型有機(jī)涂層體系的導(dǎo)電機(jī)理主要有2種[45,46]：導(dǎo)電通道機(jī)理認(rèn)為涂料導(dǎo)電的主要原因是填料粒子間的相互接觸形成了導(dǎo)電通路；隧道效應(yīng)理論認(rèn)為導(dǎo)電填料以孤立粒子或團(tuán)塊狀分布在聚合物基體中，很少相互接觸，涂料導(dǎo)電是因?yàn)檩^近的粒子由于熱振動(dòng)作用使得電子穿過高聚物形成了阻擋層，從而形成隧道電流。

張秀萍等[47]以環(huán)氧樹脂為基體，丙酮為稀釋劑，炭黑為導(dǎo)電填料制成導(dǎo)電膠，涂敷在AZ31鎂合金MAO陶瓷膜表面，研究發(fā)現(xiàn)炭黑添加量為10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)，環(huán)氧樹脂和丙酮的質(zhì)量比為3∶1時(shí)，有機(jī)涂層電阻達(dá)到最低值70 Ω，具有較好的導(dǎo)電性，超過10%后，涂層表面有微米級(jí)裂紋出現(xiàn)，影響涂層的導(dǎo)電性能和耐蝕性能。Leng等[48]在純鎂MAO陶瓷層表面涂覆石墨含量不同的石墨/環(huán)氧樹脂導(dǎo)電涂料并對(duì)其性能進(jìn)行表征，研究發(fā)現(xiàn)在石墨含量為40%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)時(shí)，涂層沒有導(dǎo)電性，石墨含量為60%時(shí)，涂層的方塊電阻為829 kΩ/□，這表明石墨/環(huán)氧樹脂導(dǎo)電涂層的滲流閾值在40%～60%之間；石墨含量為80%時(shí)涂層的方塊電阻為217.6 kΩ/□，此時(shí)涂層的腐蝕電流密度最低，為1.644×10-7A/cm2，相較于基體降低了3個(gè)數(shù)量級(jí)；石墨含量為100%時(shí)涂層的導(dǎo)電性最好，方塊電阻僅為14 kΩ/□，但此時(shí)涂層的腐蝕電流密度為1.539×10-5A/cm2，耐蝕性不如石墨含量為80%的涂層。萬婧婧[49]將環(huán)氧樹脂作為基料，銅粉作為導(dǎo)電填料制備有機(jī)導(dǎo)電涂料，并將其涂覆在AZ31B鎂合金MAO陶瓷層表面。研究指出，在粒徑為44 μm，銅粉含量為50%時(shí)，添加樹枝狀銅與球狀銅導(dǎo)電填料的涂層的方塊電阻分別為0.13 Ω/□和363.00 kΩ/□，二者的腐蝕電流密度分別為2.98×10-6A/cm2和1.47×10-7A/cm2，這是因?yàn)榍驙钐盍媳砻婺芨?，比重大，易團(tuán)聚沉積于涂層底部，使涂層表面不易形成導(dǎo)電通路，影響涂層導(dǎo)電性能；樹枝狀銅比重小，多裸露于涂層表面，會(huì)產(chǎn)生較多腐蝕介質(zhì)擴(kuò)散通道，影響涂層耐蝕性能。Li等[50]在AZ31鎂合金MAO涂層表面涂覆了摻雜ATO(摻銻二氧化錫)納米導(dǎo)電顆粒的MTMS(甲基三甲氧基硅烷)導(dǎo)電涂料，該復(fù)合涂層的腐蝕電流比基體降低了3個(gè)數(shù)量級(jí)，涂層的電導(dǎo)率達(dá)到(11.173±0.058) MS/m，表現(xiàn)出較好的耐蝕導(dǎo)電性。研究發(fā)現(xiàn)，摻雜的ATO納米顆粒呈團(tuán)塊狀分布在MTMS涂層的頂部和底部(圖3)，這種分布不僅使得ATO納米顆粒在涂層表面形成了完整的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，讓積聚在涂層表面的靜電可以轉(zhuǎn)移，而且使涂層的表面層、中間層和底層之間形成不連續(xù)性，從而抑制腐蝕介質(zhì)通過導(dǎo)電路徑侵蝕基體。

摻雜型有機(jī)導(dǎo)電涂料成本低、應(yīng)用范圍廣、施工方便、可應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜工件，是有機(jī)導(dǎo)電涂料研究開發(fā)的重點(diǎn)，而摻雜型導(dǎo)電涂料的研究重點(diǎn)應(yīng)集中在導(dǎo)電填料的種類、形狀、尺寸、添加量以及在涂層中的分散性等對(duì)涂層導(dǎo)電性和耐蝕性的影響。此外，除了優(yōu)良的耐蝕導(dǎo)電性能，研究人員仍需對(duì)摻雜型導(dǎo)電涂料的耐磨、抗老化等性能進(jìn)行開發(fā)，同時(shí)注意提高性價(jià)比并降低制備過程中對(duì)環(huán)境的污染。

5 總結(jié)與展望

基于上述研究進(jìn)展，可以看出鎂合金表面耐蝕導(dǎo)電改性工作還具有很大的發(fā)展空間，具體如下：

(1)單一涂層難以滿足鎂合金防腐導(dǎo)電的需求，未來應(yīng)集中研究復(fù)合涂層工藝。

(2)目前大部分防腐導(dǎo)電改性工藝都存在著工藝繁瑣、成本昂貴或環(huán)境污染等問題，無法滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求，應(yīng)在現(xiàn)有工藝的基礎(chǔ)上，開發(fā)簡(jiǎn)單高效、成本低廉、綠色環(huán)保的處理技術(shù)。

(3)明晰鎂合金耐蝕-導(dǎo)電機(jī)理，建立鎂合金防腐導(dǎo)電性標(biāo)準(zhǔn)，明確耐蝕導(dǎo)電性鎂合金在不同產(chǎn)品和應(yīng)用條件下的耐蝕導(dǎo)電指標(biāo)。