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      鎂與鎂合金的腐蝕與防護

      鎂及鎂合金的腐蝕問題長期以來極大地限制了鎂合金在實際工程中的應用。開發合適的防護措施并使其在特定的環境中經受住“考驗”,是拓展鎂合金及其產品應用的重要課題。

      1.鎂合金腐蝕的基本特征

      鎂的標準電極電位為-2.37V,比鐵低1.93V、比鋁低0.66V,并且鎂在常用介質中的電極電位也很低。鎂的氧化物疏松多孔,鎂氧化得到的氧化層并不能像氧化鋁那樣對鋁基底起到一定的保護作用,所以鎂合金很容易腐蝕。


      圖1 常見金屬陽離子的標椎電極電位

      2.鎂合金腐蝕性能的影響因素

      鎂合金中合金成分及雜質元素對鎂合金的耐蝕性有顯著的影響。有害的雜質元素,例如Fe、Ni、Cu等元素在鎂合金冶煉的時候必須嚴格控制。Fe不能固溶于鎂基體中,只能以游離態分布在晶界,從而降低鎂合金的抗蝕性能。當Fe含量大于0.016mass%時鎂合金的腐蝕速率急劇增加。鎂合金組織形態對耐蝕性能也有影響。鎂合金在不同的腐蝕介質中具有不同的腐蝕行為。在潮濕的環境中,隨著濕度增加鎂合金腐蝕加快。

      圖2 Fe含量對Mg耐蝕性的影響

      3.鎂合金腐蝕的基本類型

      鎂及鎂合金的腐蝕類型有全面腐蝕、電偶腐蝕、高溫氧化、點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕開裂和腐蝕疲勞等。其中,電偶腐蝕、應力腐蝕開裂和腐蝕疲勞是鎂合金應用中常見的、危害較大的腐蝕類型。

      圖3 不同環境下鎂合金的應力腐蝕開裂形貌

      4.鎂合金的腐蝕防護

      避免鎂合金直接與腐蝕介質接觸,能阻止鎂合金的腐蝕,這主要通過鎂合金表面改性和表面涂層。表面改性主要有化學轉化處理、電鍍和化學鍍、陽極氧化和微弧氧化、激光表面處理等。表面涂層有金屬涂層、有機涂層及特殊涂層等。

      微弧氧化被認為是最有前途的鎂合金表面處理方法之一。它在鎂合金表面可原位形成陶瓷質的氧化膜,該陶瓷膜能極大地提高鎂合金表面的硬度、耐磨性、耐腐蝕性和電絕緣性能等指標。該表面處理方法具有工藝簡單、處理效率高、無污染等特點,符合當前清潔工業的發展要求。

      圖4 微弧氧化設備示意圖


      5 進行微弧氧化處理后的鎂合金輪轂

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