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镁与镁合金的腐蚀与防护

镁及镁合金的腐蚀问题长期以来极大地限制了镁合金在实际工程中的应用。开发合适的防护措施并使其在特定的环境中经受住“考验”,是拓展镁合金及其产品应用的重要课题。

1.镁合金腐蚀的基本特征

镁的标准电极电位为-2.37V,比铁低1.93V、比铝低0.66V,并且镁在常用介质中的电极电位也很低。镁的氧化物疏松多孔,镁氧化得到的氧化层并不能像氧化铝那样对铝基底起到一定的保护作用,所以镁合金很容易腐蚀。


图1 常见金属阳离子的标椎电极电位

2.镁合金腐蚀性能的影响因素

镁合金中合金成分及杂质元素对镁合金的耐蚀性有显著的影响。有害的杂质元素,例如Fe、Ni、Cu等元素在镁合金冶炼的时候必须严格控制。Fe不能固溶于镁基体中,只能以游离态分布在晶界,从而降低镁合金的抗蚀性能。当Fe含量大于0.016mass%时镁合金的腐蚀速率急剧增加。镁合金组织形态对耐蚀性能也有影响。镁合金在不同的腐蚀介质中具有不同的腐蚀行为。在潮湿的环境中,随着湿度增加镁合金腐蚀加快。

图2 Fe含量对Mg耐蚀性的影响

3.镁合金腐蚀的基本类型

镁及镁合金的腐蚀类型有全面腐蚀、电偶腐蚀、高温氧化、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀开裂和腐蚀疲劳等。其中,电偶腐蚀、应力腐蚀开裂和腐蚀疲劳是镁合金应用中常见的、危害较大的腐蚀类型。

图3 不同环境下镁合金的应力腐蚀开裂形貌

4.镁合金的腐蚀防护

避免镁合金直接与腐蚀介质接触,能阻止镁合金的腐蚀,这主要通过镁合金表面改性和表面涂层。表面改性主要有化学转化处理、电镀和化学镀、阳极氧化和微弧氧化、激光表面处理等。表面涂层有金属涂层、有机涂层及特殊涂层等。

微弧氧化被认为是最有前途的镁合金表面处理方法之一。它在镁合金表面可原位形成陶瓷质的氧化膜,该陶瓷膜能极大地提高镁合金表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和电绝缘性能等指标。该表面处理方法具有工艺简单、处理效率高、无污染等特点,符合当前清洁工业的发展要求。

图4 微弧氧化设备示意图


5 进行微弧氧化处理后的镁合金轮毂

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