鎂合金腐蝕與防護(hù)

鎂合金的腐蝕與防護(hù)目錄前言鎂合金的特點(diǎn)及存在的一些問(wèn)題鎂合金腐蝕機(jī)理及影響因素鎂合金的防護(hù)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(diǎn)成為裝備制造業(yè)輕量化發(fā)展的首選材料;而且無(wú)論在儲(chǔ)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(shì)。全球鎂合金用量將以每年20%的幅度快速增長(zhǎng),大規(guī)模開(kāi)發(fā)和利用的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，它必將成為未來(lái)產(chǎn)業(yè)革命可持續(xù)開(kāi)發(fā)資源的核心。鎂合金的簡(jiǎn)介及存在的一些問(wèn)題

鎂在元素周期表中屬I(mǎi)IA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(dòng)的零件,如飛機(jī)的降落輪等。鎂的平衡電位為-2.34V,比鋁的電位還負(fù)，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(guò)程主要以析氫為主,以點(diǎn)蝕或全面腐蝕形式迅速溶解直至粉化。鎂合金腐蝕機(jī)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(hù)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(lèi)似,主要發(fā)生以下4個(gè)反應(yīng)：鎂合金的腐蝕機(jī)理總腐蝕反應(yīng):Mg+2H2O=Mg

(OH)2+H2

分步反應(yīng):Mg=Mg2++2e-(陽(yáng)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(jī)理及影響因素pH為3～11.5時(shí)鎂的電位很低，基本保持在－1.4V的水平上;pH＜3時(shí),鎂的電位急劇降低，腐蝕速率急劇加快;當(dāng)pH＞11.5時(shí),鎂的電位升高,腐蝕速率顯著減慢。PH值對(duì)鎂合金腐蝕的影響a.腐蝕速率與pH值的關(guān)系曲線(xiàn)b.電位與pH值的關(guān)系曲線(xiàn)鎂合金腐蝕機(jī)理及影響因素

鎂在大氣中腐蝕的陰極過(guò)程與在溶液中不同,主要是氧的去極化,雜質(zhì)對(duì)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(dāng)濕度超過(guò)90%時(shí),腐蝕速度將顯著增加;當(dāng)大氣受到污染,含有硫化物和氯化物等雜質(zhì)時(shí),鎂的腐蝕速度加快。介質(zhì)對(duì)鎂合金腐蝕的影響鎂合金腐蝕機(jī)理及影響因素

Fe、Ni、Cu等對(duì)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(duì)鎂合金耐蝕性有中等影響的元素為Ag、Ca、Zn等,對(duì)耐蝕性影響較小的元素有Mn、Al等。稀土元素對(duì)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(duì)鎂合金電化學(xué)腐蝕行為的影響不同元素對(duì)鎂合金腐蝕的影響鎂合金腐蝕機(jī)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(duì)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(xì)α晶粒周?chē)摩孪?。一般快速凝固和冷卻可獲得晶粒尺寸細(xì)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(duì)鎂合金腐蝕行為的影響鎂合金的防護(hù)技術(shù)

針對(duì)鎂合金腐蝕的防護(hù)研究主要有：①通過(guò)凈化合金、改良組織結(jié)構(gòu)等方法來(lái)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(guò)程中多通過(guò)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(guò)程的基本流程見(jiàn)圖：化學(xué)轉(zhuǎn)化涂層法鎂合金的防護(hù)技術(shù)

鎂合金的化學(xué)轉(zhuǎn)化涂層法就是通過(guò)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(hù)技術(shù)