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镁合金的腐蚀问题

2019-12-06 10:59 ?浏览:

镁合金比重为铝合金的68%,锌合金的27%,钢铁的23%,其具有很高的比强度、比刚度,且具有良好的可加工性、可焊接性和尺寸稳定性等优点。如果飞行器以及交通运输工具的结构件用镁合金制造,可以达到非常好减重效果。除了轻量化的优点外,镁合金还具有优良的电磁屏蔽性和热传导性以及耐冲击等特点,因此镁合金还被广泛的用来制作3C产品的外壳。


但是,镁及其合金极易在大多数环境介质中腐蚀,镁合金的“表面短板”成为其广泛应用的拦路虎。目前,国内外对镁合金腐蚀问题做了很多“表面文章”,以期通过有效的表面处理方法来提高镁合金表面的抗腐蚀能力。


先穿越回中学化学课堂的镁条燃烧实验,镁条燃烧产生耀眼的白光,生成白色粉末,如果观察仔细,还会发现白色粉末的外围有时附着黑色的颗粒,看到燃烧的上方有浓烈的白烟升腾。实验中生成的白色粉末是氧化镁和氮化镁,附着的黑色颗粒为炭黑,升腾的白烟是氢氧化镁。这些物质也是镁合金在环境介质中被腐蚀所产生的物质。在干燥空气中,镁的表面会生成氧化镁;在湿润环境中,镁的表面的氧化镁会转变成氢氧化镁。大气中的二氧化碳与水形成碳酸,与表面的氢氧化镁反应还会生成碳酸镁。此外,镁合金表面的氢氧化镁还会与大气中的污染物发生反应,例如二氧化硫。

 

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镁与环境介质作用生成的这些物质在镁合金外形成了一层表面膜,分析发现其氧化膜的结构可分为三层,最外层是厚达2微米的小块板状的结构;中间是一层仅有20~40纳米的致密中间层;第三层呈蜂窝状,有0.4~0.6微米厚。镁合金表面的这种三层层状结构呈现出一个共同的特点,即多孔状。这种多孔状的氧化膜不可能起到阻止内部的镁继续与外界发生反应的作用,对镁合金基体并无良好的腐蚀防护作用,且膜质脆,极易被腐蚀。


更惨的是,镁镁的标准电极电位是所有结构金属材料中最低的,是-2.73V。在腐蚀介质中,镁合金中的镁基体很容易与合金元素和杂质元素形成腐蚀电池,诱发电偶腐蚀。相关研究表明,镁合金发生电偶腐蚀的程度与以下因素有关:


(1)镁合金在酸性或中性溶液中易受腐蚀,但在碱性环境中特别是强碱性环境(pH>10.5)中却相当稳定。


(2)当镁合金中含有Al、Zn、Ca、Ag、Cd等元素时,对镁合金的耐蚀性影响较??;但当镁合金中含有Fe、Ni、Cu、Co等元素时,其腐蚀速率将大大加快。


(3)镁合金在干燥的空气中能形成有效的保膜,具有较好的耐蚀性能;但在潮湿的空气中,特别是含S0 或含Cl 气氛中会遭到严重的腐蚀。


对上面的内容进行一下概括就是:镁的标准电极电位很负,导致镁合金在腐蚀介质中很容易发生严重的腐蚀,并且镁合金表面腐蚀的产物疏松多孔,对基体的?;つ芰Σ?,因此镁合金不能耐受腐蚀环境。

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