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1、鎂合金的腐蝕特性及防護(hù)探討 DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.19.063 摘要：該文主要從鎂合金自然氧化膜的形成過程與成膜結(jié)構(gòu)入手，討論了由氧化膜造成的鎂合金基體易腐蝕的原因，詳細(xì)地分析了關(guān)于鎂合金電化學(xué)腐蝕的主要特性和腐蝕的基本反應(yīng)機(jī)理，討論了物理氣相沉積技術(shù)所形成的保護(hù)膜對(duì)鎂合金耐蝕性、結(jié)晶度以及強(qiáng)度提高所造成的影響，還提出了一些用于取代高毒性鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜的稀土轉(zhuǎn)化膜制備工藝?！ ￡P(guān)鍵詞：鎂合金腐蝕防護(hù) 中圖分類號(hào)：TG17文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2016）07（a）-0063-026 鎂合金
2、作為目前為止最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，表現(xiàn)出了高強(qiáng)度、高硬度和易切削的特點(diǎn)。隨著近些年，人們對(duì)與鎂合金材料的關(guān)注度逐漸增加，鎂合金作為最有潛力的輕質(zhì)材料成為許多科研工作者的研究重點(diǎn)，并基于現(xiàn)有的研究成果鎂合金被應(yīng)用到了交通工具、航空航天以及軍工設(shè)備材料等多個(gè)領(lǐng)域。隨著我國對(duì)鎂合金研究領(lǐng)域的不斷深入，在鎂合金的合金化設(shè)計(jì)以及鎂合金塑性變形等領(lǐng)域均取得了突破性進(jìn)展。同時(shí)還根據(jù)現(xiàn)有的研究成果開發(fā)了一系列強(qiáng)度高、導(dǎo)熱快以及耐熱強(qiáng)的鎂合金，并在航空航天材料應(yīng)用中為其找到了一席之地。鎂合金基于其自身合金材料的特點(diǎn)使其具備了廣闊的應(yīng)用前景，但合金中起主要存在作用的鎂卻存在一個(gè)致命的
3、缺點(diǎn)，即鎂的標(biāo)準(zhǔn)電極電位在金屬中是最低的，這就決定鎂在一般條件下是極易被氧化的，而且鎂的氧化物疏松多孔，其氧化物的PBR值達(dá)到了0.81，所以鎂氧化得到的氧化層并不能像氧化鋁那樣對(duì)鋁基底起到一定的保護(hù)作用，這就在很大程度上限制了鎂合金的用途，因此，尋找合適的防護(hù)措施成為限制鎂合金廣泛應(yīng)用的主要問題。 1鎂合金的腐蝕特性 鎂是穩(wěn)定性較差的金屬之一，其標(biāo)準(zhǔn)電極電位低至-2.37V，在水溶液或NaCl溶液中，鎂的電極電位相對(duì)于其他工程用金屬材料是最低的，再加上鎂的氧化層一般都是疏松多孔的結(jié)構(gòu)，而且氧化得到的氧化層也極易發(fā)生腐蝕，這就使得鎂在各種大氣環(huán)境中（酸性、堿
4、性、中性）均表現(xiàn)出一定的活潑性。 1.1自然氧化 將鎂或鎂合金暴露于空氣中，其表面會(huì)迅速形成一層氧化層，我們稱這層氧化層為腐蝕產(chǎn)物膜。這種膜一般由3部分組成：最外層為厚度約為2mm的小塊結(jié)構(gòu)，中間層為致密層其厚度大約為20～40nm，最里層則為厚約0.5mm的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。自然形成的鎂的氧化層一般呈現(xiàn)出多孔的特征，因此鎂的氧化層并不會(huì)對(duì)鎂基底起到保護(hù)作用?！ ℃V及鎂合金表面形成的氧化層主要由MgO和Mg（OH）2組成，在一定情況下形成的Mg（OH）2還會(huì)與空氣中的CO2發(fā)生反應(yīng)而形成MgCO3。如果鎂或鎂合金所暴露的空氣呈酸性，氧化所形成的MgO和Mg（OH）
5、2還會(huì)與空氣中的酸性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)從而形成MgSO4等。由于鎂合金表面所形成的氧化物質(zhì)地疏松，這就使得形成的氧化層極易發(fā)生脫落，從而導(dǎo)致底層金屬基底進(jìn)一步氧化，如此反復(fù)循環(huán)，嚴(yán)重影響鎂合金在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用。6 1.2自然腐蝕 除了暴露于空氣中，當(dāng)鎂及鎂合金接觸水溶液時(shí)也容易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，而且隨著溶液中溶解氧的含量增加，鎂及鎂合金的腐蝕也會(huì)變得越來越嚴(yán)重。鎂及鎂合金在水溶液中的腐蝕過程主要以析氫反應(yīng)為主，腐蝕的過程首先發(fā)生金屬表面的點(diǎn)蝕，進(jìn)而腐蝕面積逐漸增大到面，最后導(dǎo)致整個(gè)合金的腐蝕致使最終的粉化。在鎂及鎂合金的腐蝕過程中，陰極主要發(fā)生陰極析氫反應(yīng)，而陽極在溶解
6、過程還會(huì)伴隨發(fā)生“陽極析氧”的負(fù)差異效應(yīng)?？偟姆磻?yīng)過程可以用以下方程式進(jìn)行說明： Mg+2H2O→Mg（OH）2+H2 如果發(fā)硬的過程發(fā)生中間反應(yīng)形成不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物，則其中的總反應(yīng)可拆分成以下幾個(gè)分反應(yīng)： Mg→Mg2++2e-（陽極反應(yīng)過程） 2H2O+2e-→H2+2OH-（陰極反應(yīng)過程） Mg2++2OH-→Mg（OH）2（腐蝕最終產(chǎn)物） 上述反應(yīng)為涉及到的幾個(gè)主要反應(yīng)，而真正的腐蝕過程還會(huì)涉及到多種中間反應(yīng)過程，只是因?yàn)檫@些中間產(chǎn)物存在的時(shí)間極短，一般的分析方法無法確定其出現(xiàn)的跡象，其中最為顯著的中間產(chǎn)物就是在鎂及鎂合金的腐蝕過程短暫形成的
7、Mg+。在鎂合金的腐蝕過程會(huì)出現(xiàn)一種不同于其他金屬腐蝕的電化學(xué)現(xiàn)象即負(fù)差數(shù)效應(yīng)（6NDE）。所謂負(fù)差數(shù)效應(yīng)是指隨著外加電流和外加電壓的增加陽極溶解反應(yīng)速率與陰極析氫反應(yīng)速率呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，而這種趨勢(shì)與正常的電化學(xué)理論是相悖的。科學(xué)家針對(duì)這種負(fù)差數(shù)效應(yīng)做了大量的研究，但他們的研究都存在局限性，因此實(shí)驗(yàn)事實(shí)很難解釋清楚?！ ?增強(qiáng)鎂合金耐蝕性的技術(shù) 2.1高純合金和新合金 在鎂合金中存在雜質(zhì)元素Fe、Ni、Cu和Co會(huì)嚴(yán)重影響合金的耐蝕性，因此在合金的制作過程控制這些雜質(zhì)元素的量可以很好地改善鎂合金質(zhì)量。通過對(duì)高純鎂合金與AZ91合金進(jìn)行鹽霧實(shí)驗(yàn)，可以得出這樣的
8、結(jié)論：普通AZ91鎂合金
