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摘要：镁锂合金因其轻质性和良好的机械加工性能，被广泛应用于很多领域。但由于其抗腐蚀能力较差，在航空航天、医疗器械等领域的应用受到限制。本文在现有研究的基础上，主要综述了提高镁锂合金耐腐蚀性能的方法，并展望了镁锂合金未来的研发方向。
关键词：镁锂合金 耐腐蚀性能 化学转化膜 阳极氧化 气相沉积
0. 前言
镁锂合金的密度约为1.35～1.65 g/ cm3，是目前存在的最轻质的合金[1]，比玻璃橡胶等许多有机物及有机物还轻。镁锂合金具有优良的阻尼性、机械加工性，极高的比强度和比刚度，在3C产品、医疗器械、航空航天等领域得到普及。
虽然镁锂合金性能优良，但是加入Li元素后，合金中形成第二相，导致镁锂合金的耐腐蚀性能随着Li元素的增加而降低。提高镁锂合金的耐腐蚀性能，是使其得到普遍应用的前提。本文对近年来提高镁锂合金耐腐蚀性能的研究做了评述，并展望其发展趋势。
1. 化学转化膜技术
化学转化膜技术是指金属与溶液中的离子发生反应后，在基体表面生成的与基体结合良好的化学隔离层[2]。传统的铬酸盐转化膜技术中，涉及到的六价铬具有毒性[3]，故现在的化学转化膜主要采用无铬工艺。现阶段在镁锂合金表面制备的无铬化学转化膜主要有：锡酸盐轉化膜、磷酸盐转化膜、植酸转化膜、稀土转化膜等[4]。
1.1 锡酸盐转化膜
张春红[5]等在镁锂合金表面形成了锡酸盐转化膜并研究其耐腐蚀性能。研究结果表明：该膜的主要成分是MgSnO3，膜层表面由球形的均匀颗粒组成;成膜时间为45min时，获得的转化膜最为致密，耐腐蚀性最佳。
张华[6]等在镁锂合金表面采用含有锡酸钠（ Na2[ Sn（ OH）6]）和磷酸二氢钾（ KH2 PO4）的转化液，获得锡酸盐转化膜，获得的膜层均匀、连续，主要由 MgSnO3、 Mg3（ PO4）及 SnO构成，该膜层的抗腐蚀能力明显优于基体。
1.2 磷酸盐转化膜
江溪[7]等在镁锂合金表面形成磷酸盐转化膜并研究其耐腐蚀性能。研究结果表明：室温条件下，9 min时获得的膜层最好，该膜层使镁锂合金的腐蚀电位正移，腐蚀电流降低，析氢速率液大大降低，较大程度地提高了镁锂合金的耐腐蚀能力。
1.3 植酸转化膜
植酸（又称肌醇六磷酸酯），是从粮食中提取出来的一种天然无毒的有机磷酸化合物。植酸与金属络合时，能够形成稳定性极强的络合物，故现在很多研究用植酸代替有毒的铬酸盐来制备化学转化膜。
高丽丽[8]等采用植酸作为化学转化处理液对镁锂合金表面进行处理，获得的膜层均匀细致且膜上覆盖白色不规则的花絮状颗粒。试验结果表明，与铬酸转化膜比较，植酸转化膜的腐蚀电位正向移动，析氢速率大大降低，说明植酸转化能有效提高镁锂合金的抗腐蚀能力。
王丽萍[9]等先在镁锂合金表面利用微弧氧化技术制备出陶瓷膜，然后通过在基本电解液中添加植酸的方法，将植酸引入陶瓷膜中并对膜层的性能进行研究。试验结果表明：陶瓷膜的厚度随着植酸浓度的增加而增加，陶瓷膜的表面质量逐渐改善。当植酸的质量浓度为4g/L时，所制备出来的陶瓷膜具有最佳的耐腐蚀性能。
1.4 稀土转化膜
稀土盐，尤其是铈和镧盐是有效的腐蚀抑制剂，对钢铁、不锈钢、铝及其合金等表现出优良的防护效果[10]。
杨黎晖[11]等在镁锂合金表面制备稀土镧转化膜，使用的处理液以La（NO3）3为主要成分，并确定了最佳成膜工艺。实验结果表明，成膜后，腐蚀电势大约升高280 mV，腐蚀电流相对于合金基体降低了两个数量级，极大地提高了镁锂合金的耐腐蚀性能。
2. 阳极氧化
阳极氧化属于电化学氧化，指金属在外加电流的作用下，在阳极形成氧化膜的过程。早在20世纪90年代，印度科学家在含有K2Cr2O7和（NH4）SO4的电解液中，制备出黑色的阳极氧化膜。
董国军[12]等采用阳极氧化技术在Mg -Li -Al -Y -Ce 合金表面获得了均匀致密的白色阳极氧化膜。研究结果表明：该阳极氧化膜的最佳成膜工艺为 ：50 g/ L NaOH，40 g/ L Na2 SiO3·9 H2 O，20 g/ L Na2 B4 O7·10 H2 O，40 g/ L C6 H5 Na3 O7·2 H2 O，电流密度10 mA/ cm2，氧化时间20 min。在该工艺条件下，合金基体的耐腐蚀性能得到了明显提高 。
常立民[13]等以氨基乙酸为添加剂，在镁锂合金表面制备氧化膜并研究其性能，研究结果表明：氧化膜主要由氧化镁（MgO）、氢氧化镁（Mg（OH）2）和氢氧化锂（LiOH）构成;质量浓度为6g/L的氨基乙酸，制备出氧化膜抗腐蚀能力最强。
3. 气相沉积
气相沉积技术是物质从气态向固态转变的过程中，在基体表面形成涂层的过程。气相沉积技术的优点是沉积速率高、沉积温度低，非常适合在镁及镁合金表面制备涂层。
曹得莉[14]等使用磁控溅射法在 Mg- Li合金表面沉积 Ti/ TiN复合薄膜，获得的薄膜厚度约为1.6 um，复合薄膜的腐蚀电位与镁锂合金基体相比正向移动62 mV，腐蚀电流下降一个数量级，析氢速率也大幅降低，说明复合薄膜提高了基体的抗腐蚀性能。
4. 其他表面处理技术
4.1 冷喷涂技术
陈金雄[15]等采用冷喷涂技术在AZ31镁合金表面制备纯Al涂层和Al-50 Al2O3复合涂层并研究其性能。结果表明： Al-50 Al2 O3复合涂层组织更致密，孔隙率更低，自腐蚀电流密度与基体相比，降低了3个数量级，大幅提高了基体的抗腐蚀能力。
4.2 激光熔覆技术
吴文妮[16]采用激光熔覆技术，在AZ31镁合金基体上制备出316L涂层以及SiC-316L复合涂层并研究其性能。研究结果表明：熔覆层与基体之间结合良好，涂层的腐蚀速率约为AZ31镁合金基体的一半。
5. 未来研发展望
虽然已有的研究已经在一定程度上提高了镁锂合金的抗腐蚀能力，但是这方面的研究还需要从以下两个方面进行优化和深入。
（1）镁锂合金表面成膜技术，需要深入研究成膜机理和腐蚀机理，从电化学、动力学、能量迁移等方面进行深入。
（2）所做的研究要考虑到成本，尽量地贴合实际应用。
参考文献
[1] 余清远. 新型超轻Mg-Li-Al-Gd合金制备及组织性能研究[M]. 2014
[2] 张丽丽. AZ31镁合金双稀土转化膜的制备及其性能研究[M]. 2008
[3] 常立民，王鹏，刘长江. 氨基乙酸对镁-锂合金阳极氧化膜的影响[J]. 电镀与环保， 2010，30（3）：26-29
[4] 金和喜，王日初 等. 镁合金表面化学转化膜研究进展[J]. 中国有色金属学报. 2011（9）
[5] 张春红，刘建强. 镁锂合金表面锡酸盐转化膜研究[J]. 电镀与涂饰. 2008，27（10）
[6] 张华，王淑兰. Mg-10Li-1Zn合金锡酸盐转化膜的制备及其耐蚀性能研究[J]. 轻合金加工技术. 2007，35（12）
[7] 江溪，张春红. 镁锂合金表面磷酸盐转化膜研究[J]. 哈尔滨工程大学学报. 2010，31（3）
[8] 高丽丽，张春红. 镁锂合金无铬植酸化学转化膜研究[J]. 功能材料. 2008，39（7）.
[9] 王丽萍，徐用军，姚忠平. 植酸对镁锂合金微弧氧化膜的影响[J]. 材料导报. 2012，26（z1）
[10] 吴文妮. AZ31镁合金表面激光熔覆的研究[M]. 2014
关键词：镁锂合金 耐腐蚀性能 化学转化膜 阳极氧化 气相沉积
0. 前言
镁锂合金的密度约为1.35～1.65 g/ cm3，是目前存在的最轻质的合金[1]，比玻璃橡胶等许多有机物及有机物还轻。镁锂合金具有优良的阻尼性、机械加工性，极高的比强度和比刚度，在3C产品、医疗器械、航空航天等领域得到普及。
虽然镁锂合金性能优良，但是加入Li元素后，合金中形成第二相，导致镁锂合金的耐腐蚀性能随着Li元素的增加而降低。提高镁锂合金的耐腐蚀性能，是使其得到普遍应用的前提。本文对近年来提高镁锂合金耐腐蚀性能的研究做了评述，并展望其发展趋势。
1. 化学转化膜技术
化学转化膜技术是指金属与溶液中的离子发生反应后，在基体表面生成的与基体结合良好的化学隔离层[2]。传统的铬酸盐转化膜技术中，涉及到的六价铬具有毒性[3]，故现在的化学转化膜主要采用无铬工艺。现阶段在镁锂合金表面制备的无铬化学转化膜主要有：锡酸盐轉化膜、磷酸盐转化膜、植酸转化膜、稀土转化膜等[4]。
1.1 锡酸盐转化膜
张春红[5]等在镁锂合金表面形成了锡酸盐转化膜并研究其耐腐蚀性能。研究结果表明：该膜的主要成分是MgSnO3，膜层表面由球形的均匀颗粒组成;成膜时间为45min时，获得的转化膜最为致密，耐腐蚀性最佳。
张华[6]等在镁锂合金表面采用含有锡酸钠（ Na2[ Sn（ OH）6]）和磷酸二氢钾（ KH2 PO4）的转化液，获得锡酸盐转化膜，获得的膜层均匀、连续，主要由 MgSnO3、 Mg3（ PO4）及 SnO构成，该膜层的抗腐蚀能力明显优于基体。
1.2 磷酸盐转化膜
江溪[7]等在镁锂合金表面形成磷酸盐转化膜并研究其耐腐蚀性能。研究结果表明：室温条件下，9 min时获得的膜层最好，该膜层使镁锂合金的腐蚀电位正移，腐蚀电流降低，析氢速率液大大降低，较大程度地提高了镁锂合金的耐腐蚀能力。
1.3 植酸转化膜
植酸（又称肌醇六磷酸酯），是从粮食中提取出来的一种天然无毒的有机磷酸化合物。植酸与金属络合时，能够形成稳定性极强的络合物，故现在很多研究用植酸代替有毒的铬酸盐来制备化学转化膜。
高丽丽[8]等采用植酸作为化学转化处理液对镁锂合金表面进行处理，获得的膜层均匀细致且膜上覆盖白色不规则的花絮状颗粒。试验结果表明，与铬酸转化膜比较，植酸转化膜的腐蚀电位正向移动，析氢速率大大降低，说明植酸转化能有效提高镁锂合金的抗腐蚀能力。
王丽萍[9]等先在镁锂合金表面利用微弧氧化技术制备出陶瓷膜，然后通过在基本电解液中添加植酸的方法，将植酸引入陶瓷膜中并对膜层的性能进行研究。试验结果表明：陶瓷膜的厚度随着植酸浓度的增加而增加，陶瓷膜的表面质量逐渐改善。当植酸的质量浓度为4g/L时，所制备出来的陶瓷膜具有最佳的耐腐蚀性能。
1.4 稀土转化膜
稀土盐，尤其是铈和镧盐是有效的腐蚀抑制剂，对钢铁、不锈钢、铝及其合金等表现出优良的防护效果[10]。
杨黎晖[11]等在镁锂合金表面制备稀土镧转化膜，使用的处理液以La（NO3）3为主要成分，并确定了最佳成膜工艺。实验结果表明，成膜后，腐蚀电势大约升高280 mV，腐蚀电流相对于合金基体降低了两个数量级，极大地提高了镁锂合金的耐腐蚀性能。
2. 阳极氧化
阳极氧化属于电化学氧化，指金属在外加电流的作用下，在阳极形成氧化膜的过程。早在20世纪90年代，印度科学家在含有K2Cr2O7和（NH4）SO4的电解液中，制备出黑色的阳极氧化膜。
董国军[12]等采用阳极氧化技术在Mg -Li -Al -Y -Ce 合金表面获得了均匀致密的白色阳极氧化膜。研究结果表明：该阳极氧化膜的最佳成膜工艺为 ：50 g/ L NaOH，40 g/ L Na2 SiO3·9 H2 O，20 g/ L Na2 B4 O7·10 H2 O，40 g/ L C6 H5 Na3 O7·2 H2 O，电流密度10 mA/ cm2，氧化时间20 min。在该工艺条件下，合金基体的耐腐蚀性能得到了明显提高 。
常立民[13]等以氨基乙酸为添加剂，在镁锂合金表面制备氧化膜并研究其性能，研究结果表明：氧化膜主要由氧化镁（MgO）、氢氧化镁（Mg（OH）2）和氢氧化锂（LiOH）构成;质量浓度为6g/L的氨基乙酸，制备出氧化膜抗腐蚀能力最强。
3. 气相沉积
气相沉积技术是物质从气态向固态转变的过程中，在基体表面形成涂层的过程。气相沉积技术的优点是沉积速率高、沉积温度低，非常适合在镁及镁合金表面制备涂层。
曹得莉[14]等使用磁控溅射法在 Mg- Li合金表面沉积 Ti/ TiN复合薄膜，获得的薄膜厚度约为1.6 um，复合薄膜的腐蚀电位与镁锂合金基体相比正向移动62 mV，腐蚀电流下降一个数量级，析氢速率也大幅降低，说明复合薄膜提高了基体的抗腐蚀性能。
4. 其他表面处理技术
4.1 冷喷涂技术
陈金雄[15]等采用冷喷涂技术在AZ31镁合金表面制备纯Al涂层和Al-50 Al2O3复合涂层并研究其性能。结果表明： Al-50 Al2 O3复合涂层组织更致密，孔隙率更低，自腐蚀电流密度与基体相比，降低了3个数量级，大幅提高了基体的抗腐蚀能力。
4.2 激光熔覆技术
吴文妮[16]采用激光熔覆技术，在AZ31镁合金基体上制备出316L涂层以及SiC-316L复合涂层并研究其性能。研究结果表明：熔覆层与基体之间结合良好，涂层的腐蚀速率约为AZ31镁合金基体的一半。
5. 未来研发展望
虽然已有的研究已经在一定程度上提高了镁锂合金的抗腐蚀能力，但是这方面的研究还需要从以下两个方面进行优化和深入。
（1）镁锂合金表面成膜技术，需要深入研究成膜机理和腐蚀机理，从电化学、动力学、能量迁移等方面进行深入。
（2）所做的研究要考虑到成本，尽量地贴合实际应用。
参考文献
[1] 余清远. 新型超轻Mg-Li-Al-Gd合金制备及组织性能研究[M]. 2014
[2] 张丽丽. AZ31镁合金双稀土转化膜的制备及其性能研究[M]. 2008
[3] 常立民，王鹏，刘长江. 氨基乙酸对镁-锂合金阳极氧化膜的影响[J]. 电镀与环保， 2010，30（3）：26-29
[4] 金和喜，王日初 等. 镁合金表面化学转化膜研究进展[J]. 中国有色金属学报. 2011（9）
[5] 张春红，刘建强. 镁锂合金表面锡酸盐转化膜研究[J]. 电镀与涂饰. 2008，27（10）
[6] 张华，王淑兰. Mg-10Li-1Zn合金锡酸盐转化膜的制备及其耐蚀性能研究[J]. 轻合金加工技术. 2007，35（12）
[7] 江溪，张春红. 镁锂合金表面磷酸盐转化膜研究[J]. 哈尔滨工程大学学报. 2010，31（3）
[8] 高丽丽，张春红. 镁锂合金无铬植酸化学转化膜研究[J]. 功能材料. 2008，39（7）.
[9] 王丽萍，徐用军，姚忠平. 植酸对镁锂合金微弧氧化膜的影响[J]. 材料导报. 2012，26（z1）
[10] 吴文妮. AZ31镁合金表面激光熔覆的研究[M]. 2014