鎂合金腐蝕與防護

鎂合金的腐蝕與防護目錄前言鎂合金的特點及存在的一些問題鎂合金腐蝕機理及影響因素鎂合金的防護技術(shù)總結(jié)與展望前言

鎂合金以質(zhì)輕、結(jié)構(gòu)性能優(yōu)異、以及易于回收等眾多優(yōu)點成為裝備制造業(yè)輕量化發(fā)展的首選材料;而且無論在儲量、特性、應(yīng)用范圍、循環(huán)利用、以及節(jié)能環(huán)保等方面和鋼鐵相比，均具有非常明顯的優(yōu)勢。全球鎂合金用量將以每年20%的幅度快速增長,大規(guī)模開發(fā)和利用的時代已經(jīng)到來，它必將成為未來產(chǎn)業(yè)革命可持續(xù)開發(fā)資源的核心。鎂合金的簡介及存在的一些問題

鎂在元素周期表中屬IIA族主族元素,原子序數(shù)12,原子量為24.305。鎂是工程材料中最輕的金屬材料,密度為1.749/cm3,僅為鋁的2/3,鐵的1/4。鎂合金的彈性模量很低,約為45000MPa,因此消震性好,能承受比鋁合金大的沖擊載荷,適于做承受劇烈振動的零件,如飛機的降落輪等。鎂的平衡電位為-2.34V,比鋁的電位還負，鎂的氧化膜一般都疏松多孔。故鎂及鎂合金耐蝕性較差,具有極高的化學(xué)和電化學(xué)活性。其電化學(xué)腐蝕過程主要以析氫為主,以點蝕或全面腐蝕形式迅速溶解直至粉化。鎂合金腐蝕機理及影響因素在腐蝕性介質(zhì)中,化學(xué)活性很高的鎂基體很容易與合金元素和雜質(zhì)元素形成腐蝕電池。此外,鎂合金的自然腐蝕產(chǎn)物疏松、多孔,保護能力差，導(dǎo)致鎂合金的腐蝕反應(yīng)可以持續(xù)發(fā)展。鎂合金的腐蝕反應(yīng)與純鎂的腐蝕反應(yīng)類似,主要發(fā)生以下4個反應(yīng)：鎂合金的腐蝕機理總腐蝕反應(yīng):Mg+2H2O=Mg

(OH)2+H2

分步反應(yīng):Mg=Mg2++2e-(陽極反應(yīng))2H2O+2e-=H2+2OH-(陰極反應(yīng))Mg2++2OH-=Mg(OH)2(生成腐蝕產(chǎn)物)鎂合金腐蝕機理及影響因素pH為3～11.5時鎂的電位很低，基本保持在－1.4V的水平上;pH＜3時,鎂的電位急劇降低，腐蝕速率急劇加快;當pH＞11.5時,鎂的電位升高,腐蝕速率顯著減慢。PH值對鎂合金腐蝕的影響a.腐蝕速率與pH值的關(guān)系曲線b.電位與pH值的關(guān)系曲線鎂合金腐蝕機理及影響因素

鎂在大氣中腐蝕的陰極過程與在溶液中不同,主要是氧的去極化,雜質(zhì)對鎂的危害性較低。純鎂在大氣中的耐蝕性取決于大氣的濕度及污染程度，其腐蝕速度隨濕度的增大而增加,當濕度超過90%時,腐蝕速度將顯著增加;當大氣受到污染,含有硫化物和氯化物等雜質(zhì)時,鎂的腐蝕速度加快。介質(zhì)對鎂合金腐蝕的影響鎂合金腐蝕機理及影響因素

Fe、Ni、Cu等對鎂合金的耐蝕性有顯著影響。Ni、Cu在固態(tài)鎂中溶解度極小,常與鎂形成Mg2Ni、Mg2Cu等金屬間化合物,以網(wǎng)狀形式分布于晶界,降低鎂的耐蝕性。而Fe是以金屬Fe原子形式分布于晶界,降低鎂的耐蝕性。對鎂合金耐蝕性有中等影響的元素為Ag、Ca、Zn等,對耐蝕性影響較小的元素有Mn、Al等。稀土元素對鎂合金耐蝕性的影響也很大，研究表明，表面浸涂了稀土鹽涂層的純鎂試樣在pH8.5的緩沖劑溶液中的腐蝕速率顯著減緩。不同元素對鎂合金電化學(xué)腐蝕行為的影響不同元素對鎂合金腐蝕的影響鎂合金腐蝕機理及影響因素

鎂合金的化學(xué)成分和顯微組織(孔隙率、晶粒尺寸及β相的數(shù)量和分布)對其腐蝕行為影響很大。壓鑄鎂合金表層的耐蝕性大概比內(nèi)部高10%,其原因就在于壓鑄鎂合金表層組織致密,孔隙率低,且含有更多的連續(xù)分布在細α晶粒周圍的β相。一般快速凝固和冷卻可獲得晶粒尺寸細小、β相較多且分布較理想的顯微組織，從而改善鎂合金的耐蝕性。鎂合金的組織形態(tài)對鎂合金腐蝕行為的影響鎂合金的防護技術(shù)

針對鎂合金腐蝕的防護研究主要有：①通過凈化合金、改良組織結(jié)構(gòu)等方法來改善合金本身的耐蝕性；②隔絕鎂合金與腐蝕介質(zhì)直接接觸。工業(yè)生產(chǎn)過程中多通過表面處理即隔絕鎂合金與腐蝕介質(zhì)直接接觸的方法。表面處理過程的基本流程見圖：化學(xué)轉(zhuǎn)化涂層法鎂合金的防護技術(shù)

鎂合金的化學(xué)轉(zhuǎn)化涂層法就是通過化學(xué)處理在合金表面形成由氧化物或金屬化合物構(gòu)成的鈍化膜的處理工藝。而一般以鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜的防蝕效果最好，通常采用鉻酐或重鉻酸鹽。若采用鉻酸鈉和氟化鎂，在鎂合金表面生成鉻鹽及金屬膠狀物，這層膜起屏障作用，減緩了腐蝕，并有自我修復(fù)功能。鎂合金的防護技術(shù)