随着我国镁合金研究的不断深入,在镁合金合金化设计、塑性变形等技术研究方面取得了长足的进步,开发了一系列高强、导热、耐热等镁合金 。因此,如何提高镁合金的耐蚀性已成为镁合金广泛应用必须解决的问题。 镁合金的全面腐蚀反应通常与水发生电化学反应而导致镁的溶解,同时形成了六方结构的氢氧化物膜,并产生氢气,镁离子和氢氧根离子在晶体结构中呈交替排列,造成膜的基底层易开裂。镁合金全面腐蚀产物随着腐蚀环境与镁合金化学成分的不同而发生变化。 局部腐蚀的形式主要有丝状腐蚀、缝隙腐蚀和点蚀。氧浓度差电池驱动是丝状腐蚀的主要因素,其头部和尾部的电势差在0. 1 ~0. 2 V 之间。对AZ91镁合金的研究表明,点蚀和丝状腐蚀是其早期腐蚀的主要特征,而且最初的点蚀会导致丝状腐蚀。镁合金的点蚀主要在表面的活性点上发生,而且电蚀一旦发生,会有向合金内部发展的趋势。 镁具有较低的电极电位,当与阴极接触时极易发生电偶腐蚀,通常情况下,阴极是与镁合金接触的其他金属材料,或者镁合金内部的第二相和杂质元素,分别称为外部电偶腐蚀和内部电偶腐蚀(图2)。Fe、Ni、Cu 等元素具有低氢过电位,通常充当高效阴极,在镁合金中会导致严重的电偶腐蚀。 在含铬酸盐、硫酸盐等腐蚀环境中,镁合金同时受到内部与外部的应力作用时,铸造镁合金,特别是Mg,Al 系铸造镁合金,在低于屈服强度的应力作用下表现出极强的应力腐蚀敏感性,而且应力腐蚀的存在又会大幅降低构件的服役性能。 基于上述对影响镁合金腐蚀行为三大因素的分析,可以从以下两个方面对提高镁合金防腐性能进行研究:一是改善镁合金的本征耐蚀性,即通过优化合金成分、改善镁合金的微观组织等方式提高基体材料的耐蚀性;二是采用表面防护处理技术,通过表面防护层对基体进行保护,隔离腐蚀介质与基体的接触,从而提高镁合金的耐蚀性能,这是目前镁合金耐蚀防护最常用的技术。 微弧氧化是在金属表面原位生长陶瓷层的技术,最早是由Gnterschulze 和Betz 在20 世纪30 年代初提出,后经过各国科学家不断完善。与化学转化、阳极氧化技术相比,微弧氧化制备的膜层厚度可控,耐蚀性和耐磨性也更优异,在航天、航空、机械及电子等领域有广泛的应用前景。 离子注入是将表面暴露在一束离子化的颗粒中,离子被嵌入并在基体的间隙位置被中和形成固溶体,从而改变基体的表面性能。离子注入也是提高镁合金耐蚀表面改性的有效技术 ,采用一定剂量的离子可以抑制镁合金的腐蚀,注入的元素主要有N、O、Ti、Al 和Zn 等。 |
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