汽车镁合金材料的重要特性就是质地轻盈，汽车轻量化材料中的镁合金能够用于制作汽车分动器等，显示出镁合金材料在汽车工业领域的良好应用价值。近年来，汽车轻量化镁合金材料的腐蚀防护技术日益成为工程研究重点，其腐蚀防护手段日益丰富，国内多名研究人员针对汽车轻量化材料的防腐措施进行重点研究。具体在应用与实施镁合金腐蚀防护的过程中，关键是要充分考虑汽车轻量化材料的用途及特性，在延缓镁合金腐蚀速度的基础上采取切实有效的防腐涂层技术手段，达到有效阻隔腐蚀物与污染物的目标。

汽车在制造与使用阶段中很难避免出现腐蚀，导致汽车发生腐蚀的具体影响因素多样且复杂。如汽车车身的冷轧板由于无镀锌、锌铝镁等涂层，若因为毛刺等原因产生电泳层破坏，会发生点锈蚀腐蚀基材，随后以点为中心纵向腐蚀快速扩散，从而造成整个车门、尾盖钣金面快速锈蚀。镁合金材料应用于汽车车身的制造与处理工艺可有效延长汽车使用寿命，且对于防范汽车车身腐蚀也具有突出的影响，具体优势如下。

汽车轻量化镁合金的材料密度约为1.8g/cm³，相比于传统的铝合金材料重量大约减轻40%。作为密度较小、质地轻盈的新型合金材料而言，用于制作汽车零部件的镁合金材料有着较大的刚度与强度指标，且具有较大的阻尼容量。因此，即便在汽车行驶中受到外部作用力的剧烈冲击导致车身出现振动，轻量化的镁合金结构件也可保持原有形状，而不会轻易发生变形或者破碎。并且报废后的汽车镁合金材料不会导致二次污染，符合一定条件的镁合金材料能够被回收利用。

1.2.1 重量较轻

镁合金应用于汽车发动机零部件加工的突出优势就是材料重量较小，具有较轻重量与较小体积的镁合金可减少整车重量，还能避免车辆行驶中的油电消耗超标。镁合金虽然具有较轻自重、较小体积的特性，但其能够承受高强度的瞬时冲击作用力，且具备较好的抗冲击性、材料延展性、材料屈服强度等。

1.2.2 抗震性好

镁合金材料最为关键的应用优势就是抗震性能优良，因此非常适合应用于汽车零部件的批量化生产加工。通常来讲，镁合金的复合结构材料能够达到 600 MPa 的最大负荷限度，在瞬时强大的冲击压力下仍能保持完整的外观形状。镁合金经过加工获得抗辐射性、电磁屏蔽特性、较高的机械强度特性等，由此证明镁合金可广泛应用于汽车配件生产。汽车车身材料的抗震性还取决于材料的结晶结构，在同样致密的结晶结构下，结晶晶粒的尺寸也是决定防腐能力的主要因素，晶粒越小，起到的防腐效果就越好。

1.2.3 加工难度低

汽车轻量化镁合金的加工成型难度较低，相比于铝合金材料具有更加简便的加工程序与更好的成型效果。究其根源在于，镁合金材料的成型尺寸较为稳定，同时具有良好的铸造成型特征。经过简单加工即可形成长期稳定的外观形状，经过大批量加工成型的镁合金汽车零部件具有较低的废品率，能够在根源上节约汽车零部件的批量加工资源。如对于汽车轮圈、汽车座椅支架、汽车发动机壳体等关键结构件如果采取镁合金的成型工艺，则可在源头上减轻加工作业压力并且节约加工操作成本。

汽车排放尾气中包含强腐蚀性的二氧化硫等酸性气体，经过凝结与转化后的酸性溶液就会附着于汽车结构件的表面，导致镁合金受到严重的酸性气体或液体排放腐蚀。例如，处于正常运行状态的汽车发动机将会持续排放废气，二氧化硫在接触空气中水蒸气的情况下形成氧化反应产物，在短时间里积累大量的酸性液体，严重损坏汽车发动机的金属外壳结构。二氧化硫的转化物还能渗入镁合金的金属结构深部，通过腐蚀汽车发动机结构的焊点连接件来破坏发动机的完整性。因此，未经及时察觉与处理的酸性气体或溶液腐蚀金属表面情况就会造成汽车行驶事故，并且加快汽车零部件的老化速度。

汽车运行中的冷凝水具有持续排放的特征，汽车冷凝水中包含二氧化硫与有毒氯化物，这些有害化学物质将会直接侵蚀汽车本体结构。在较高环境温度下受热分解的有害化学物质将会进入镁合金的金属元件深部，导致镁合金的表面出现孔洞或裂缝。此外，汽车镁合金结构相连接的排气管等设备将会受到冷凝水导致的损坏后果，造成汽车排气管的表面出现孔洞。暴露在大气环境中的镁合金存在较强的金属敏感性，镁合金材料作为主体的汽车发动机或者座椅支架等结构长期暴露于腐蚀性颗粒的环境中，导致镁合金表面形成分散状的腐蚀点，并且生成溶解度较高的硫酸盐，容易造成镁合金的金属表面呈现大规模损坏。

汽车运行中的环境温变作用直接影响到镁合金的功能发挥，处于高温环境下的镁合金结构就会呈现温变腐蚀的情况。如在高温的环境中镁合金就会出现电偶腐蚀的现象，导致镁合金与空气中的杂质融合，并且造成空气中的污染性颗粒大量附着在汽车金属设备表面，直至造成汽车金属结构件的明显损坏。呈现温变腐蚀的镁合金表面就会失去原有的坚固度以及稳定性，并且造成汽车金属设备的表层起伏不平，严重影响到汽车行驶中的人员舒适度与人身安全。例如，在炎热夏季缺乏制冷设备的地下车库等封闭空间长时间停放车辆，会容易造成镁合金出现应力腐蚀，导致镁合金结构更加脆弱。

 对于镁合金的金属材料而言，金属结构的晶间腐蚀一旦发生，那么金属细小颗粒的边缘部位就会逐渐模糊甚至消失，直至引发金属颗粒物的相互分离，造成汽车零部件呈现脱落或者松动的现象。如镁合金中的金属结构表面渗透空气杂质颗粒，因此造成金属颗粒之间的分离作用增加，将会明显影响到汽车结构的整体稳定。镁合金材料在晶间腐蚀的持续作用下，汽车合金结构就会逐步扩大腐蚀范围。造成镁合金出现金属晶间腐蚀的根源因素较为复杂，相关人员需重视定期清理汽车结构件的表面杂质颗粒，防止其渗透至金属结构间隙。汽车轻量化材料镁合金的腐蚀成因及其占比统计结果如表 1 所示。

有机涂层是利用有机高分子材料形成的覆盖层，其具有保护、装饰、绝缘等功能。有机涂层技术目前广泛运用于汽车轻量化生产，有机涂层的主要特点是具有良好的耐腐蚀性、耐磨性、耐候性以及良好的装饰性能。汽车轻量化的有机涂层通常由合成树脂为主要成分，配合采用其他添加剂，如颜料、溶剂等制成。这些化学成分经过特定的加工转化形成汽车表面覆盖的薄膜，能够起到保护和美化的作用。如羊坤提出，层状双氢氧化物（Layered  Double Hydroxides,  LDHs）、冷喷涂、热喷涂、物理气相沉积、化学气相沉积激光表面处理等技术也可以用来提升镁合金的防腐蚀性能，但这些技术在汽车领域的商业化应用很少。具有可调水镁石结构的 LDHs 实质是一种阴子黏土，它们独特的层状结构被认为是纳米胶囊，能够储存和释放缓蚀剂，有助于开发更多的功能化涂层。

具体在制作汽车轻量化镁合金有机涂层的过程中，技术人员首先需要对于镁合金的基材表面进行预处理，以清除表面的油污、锈蚀等杂质，提高涂层与基材的结合力。在此基础上，主要利用涂布工艺将有机涂层材料均匀涂布在镁合金基材表层。经过干燥或固化后的涂层将会形成完整的膜层，附着在镁合金的基材表面。有机涂层主要用于防止腐蚀和紫外线损伤，还可以作为装饰性涂层为汽车增加鲜艳的外观和良好的质感。沈骏等提出采用预浸锌法形成汽车表面涂层：一般用于为下一步的镀层处理提供良好的基体，镀镍之前，在镁合金表面预先镀一层铜或锌，这样的中间层能显著提高界面的韧性、结合强度和耐腐蚀性。

有机涂层用于车身的涂装不仅增加车身美观性，还具有良好的耐候性和防腐蚀性。经改良后的有机涂层可承受比较强的压力和摩擦作用力，有效地保护汽车结构中的金属基体，延长其使用寿命。典型如硅烷膜作为有机涂层薄膜可应用于汽车涂装前期处理，对于保护汽车结构的稳定安全起到显著作用。有机涂层还可以形成密实的氧化膜，其对于酸、碱、盐等腐蚀性物质的腐蚀具有很好的抗性。如在汽车镁合金的结构件使用过程中，处于恶劣运行环境下的电化学涂层仍能够正常发挥保护作用。

阳极氧化技术的基本原理在于电解氧化，其主要指的是镁元素与镁合金的表面形成均匀氧化膜，其具有装饰与保护的多种功能。铝合金或者镁合金等物质的阳极氧化处理集中体现在氧化转化过程，技术人员需借助电解化学反应的形式促使氧化薄膜的生成。阳极氧化膜在显微镜下的结构形态如图 1 所示。

化学转化膜技术的本质在于金属表面形成较薄的保护膜，经过化学反应转化后的保护膜主要包括金属材料的外层原子、阴离子反应形成的产物等。在成膜处理的阶段中，关键在于保持一定的化学反应外部条件，促使金属表面产生电化学反应或者其他化学反应。在此基础上，化学反应后的转化膜就会附着于镁合金的结构表层，形成化合物的难溶性薄膜，显著改善汽车轻量化结构的整体性能。近些年以来，化学转化膜技术已经普遍应用于汽车轻量化的镁合金结构件生产，充分显示出化学转化涂层在防腐处理中的优势所在。目前研究人员普遍认为，化学转化膜具有环境友好的特性，其不会排放有害或有毒的化学物质，且能够适用于比较恶劣的外部环境中。与传统的防腐涂层技术手段进行对比，经过技术改良后的化学转化膜技术显示出更好的绿色环保特征，化学转化膜不会导致环境污染物的产生，化学转化反应后的相关产物还可再次利用。

在汽车防腐保护的工作实践中，电镀技术旨在借助合金或非合金性质的保护薄膜来覆盖镁合金（主要为车身防腐应用）。在电镀技术手段的辅助下，带有金属薄膜或者其他材料薄膜作为保护层的汽车结构就会更加耐磨且坚固，同时对于汽车车身以及其他结构部分的导电性能、美观程度、反光性能都将实现较大程度的改善。汽车防腐保护中的化学镀技术旨在借助一定强度的外部电流，促使溶液中的离子形态物质得到还原，并将其转化为金属，然后利用覆盖镀膜的形式将其沉也就是在金属的催化作用下，通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程。与电镀技术相比，化学镀技术具有镀层均匀、针孔小、不需直流电源设备、可在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点，因此更加适用于镁合金的汽车轻量化材料防腐保护领域。

近年来，汽车工程技术人员正在着力研究有机涂层的镁合金腐蚀防护技术，总体上取得较为突出的技术研究进展。如有机涂层可直接附着于汽车金属结构件的表面，起到改善汽车结构美观度、提升金属耐磨性与抗腐蚀性等作用。在汽车轻量化材料的镁合金防腐保护中创新应用有机涂层技术，通常需要采用干燥剂、缓蚀剂、稳定剂、黏结剂、特殊颜料等制作成型，然后经过涂层覆盖保护处理来发挥金属有机保护层的功能。例如，在镁合金的化合物表面增加聚氧化乙烯（Polyeth- yleneoxide）或聚 2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯（Polye- thylene2,5-furandicarboxylate）两种形式的防腐薄膜，可明显改善镁合金表面结构的抗腐蚀特性，还能达到改善车身美观度与抗震性的目标。技术人员需要重视的是，有机化合物组成的汽车镁合金防腐涂层可能会受到空气中的固体颗粒污染，导致防腐有机涂层逐渐发生脱落或者严重氧化的现象。因此为了改善汽车镁合金的有机防腐涂层使用效果，通常需要增加电泳涂层或者采取粉末喷涂保护的形式，借助电泳涂层、粉末涂层、特殊凝胶等形成更加坚固的等离子体聚合防腐层。

化学镀技术相比于电镀保护技术具有更好的汽车车身保护功能，并能够延缓镁合金表面结构的腐蚀、氧化速度。例如，石墨烯复合涂层的主要材料为石墨烯，技术人员采用化学镀的形式将其附着在镁合金的汽车材料表面，可延缓汽车车身结构的腐蚀，体现出化学镀技术在汽车覆盖保护方面的重要性。具体在技术应用中，相关人员需要及时察觉汽车结构的腐蚀隐患，准确测定汽车外部与内部金属结构的腐蚀点，并采取切实有效的应对处理措施。采取化学镀技术来取代传统的电镀技术，促使其发挥覆盖保护的功能，从源头入手加强汽车镁合金材料的防腐保护力度。

汽车镁合金结构或零件出现腐蚀的根源因素较为复杂，建立在多种防腐手段相结合基础上的综合保护措施更加有助于汽车使用性能改善。例如，镁合金的氧化膜能够在电解液的环境下快速生长，最终形成较为完整的弧形氧化薄膜。具体在汽车防腐的实践领域，可考虑采用微弧氧化膜的电解促进生长技术。再如，适量石墨烯加入环氧富镁涂层中可有效改善镁颗粒与基体之间的电连接，且能够改善涂层中镁粉的利用率，降低镁合金的腐蚀速度，并且没有改变富镁涂层中镁粉的作用机制。因此，工程技术人员需要积极探索多种防腐保护手段的有机结合方案，集中体现在应用冷喷涂层保护、热喷涂层保护、物理与化学气相沉积保护等形式。如目前广泛应用的冷喷涂层保护技术旨在将汽车镁合金的基体结构材料暴露在空气、氦气与氮气的混合气体环境下，经过加速的固体粉末射流将会直接喷涂在镁合金表面，形成坚固可靠的冷喷防腐保护层。改善镁合金材料的环境敏感性还需采用热喷涂层等防腐保护手段，促使镁合金的汽车结构基体呈现更好的应力变形幅度，有效预防金属结构件的应力变形风险。如Ni-Cu-P/ Ni-P 复合镀层在经历188h的盐雾试验后，宏观腐蚀面积≤0.1%，保护等级为 9 级，可见其耐蚀性能明显优于 Ni-P 镀层和 Ni-Cu-P 镀层。因此，在未来的技术研发工作中，重点在于利用 Ni-Cu-P/ i-P 的复合镀层来制作车身部件（见图3）或完整的车身结构。