镁合金的腐蚀方式通常有两种:一是在一般环境中的腐蚀,称“一般腐蚀”
或“化学腐蚀”;二是在原电池环境下产生的“电化学腐蚀”。
镁在大气中腐蚀的阴极过程是氧的去极化,其耐蚀性主要取决于大气的湿
度及污染程度。一般地,潮湿的环境对镁合金的腐蚀,只有当同时存在腐蚀性颗
粒的附着时才发生作用。如果大气清洁,即使湿度达到100%,镁合金表面只有一
些分散的腐蚀点,但是当大气污浊,有腐蚀性颗粒在镁合金表面构成阴极时,表
面则迅速生成灰色的腐蚀产物,大气中含有硫化物和氯化物将加速镁的腐蚀,大
气中so2含量达100mg/m3时,腐蚀速率增加,生成可溶性的硫酸盐,因此镁在工业
大气和海洋大气中是不耐蚀的。暴露在干燥的空气中时,镁合金表面会形成
一层很薄的膜,这层膜在没与水接触的情况下很稳定,此时不会发生腐蚀现象。
但在实际操作环境中可能会与水或水汽接触,这时就会导致膜(表面)的颜色变
深(从浅灰到深灰)。如果进一步暴露在水和空气中,就会继续跟空气中的co2
与h2o反应生成碳酸盐,使膜层变厚。一般情况下这层膜足够稳定,具有一定
的保护性,此时不需要作任何处理亦可使用。例如,汽车制动闸外壳,就不需
要外加保护措施。
再如使用高纯度az91d镁合金时,即使车与路面溅起的水接触,也不需要
保护,因为这层膜在中性或碱性环境中比较稳定,具有保护作用。但是,如果
在使用过程中遇到含盐的环境(如海水),就会形成一个微电池环境,产生较为
严重的电化学腐蚀,故需要一个良好的表面处理保护措施。
由上所知,电化学腐蚀是镁合金腐蚀的主要方式,在中性、碱性环境中,
电化学腐蚀的化学反应原理如下。
mg−2e- = mg2 (阳极反应)
2h2o 2e-=h2↑ 2oh- (阴极反应)
mg2 2oh-= mg(oh)2↓ (腐蚀反应)
总反应: mg 2h2o=mg(oh)2↓ h2↑
在上述反应中,镁作为阳极失去电子而腐蚀,在阴极释放电子产生氢气。
通常情况下,阴极可能是外部与镁合金相接触的其他金属部件,也可能是合金
元素或杂质元素,它们与镁合金基体形成原电池,诱发电极反应,产生电化学
腐蚀。
镁合金的腐蚀形态主要有一下几种方式[18-21]:
(1)电偶腐蚀:这是镁合金最易发生的一种腐蚀形态,镁基体与阴极相邻的
局部区域通常会发生严重的腐蚀。
(2)点蚀:在含有氯离子的非氧化性介质中,镁合金在自腐蚀电位下容易发
生点蚀。在中性或碱性介质中,镁合金的腐蚀形态通常也是点蚀。
(3)应力腐蚀:在含有氯离子的中性溶液甚至蒸馏水中,镁合金都有腐蚀开
裂的倾向。在碱性介质中,当ph>10.2时,镁合金表现出良好的抗应力腐蚀的性
能。在氟化物的溶液中,镁合金也有良好的抗应力腐蚀的性能。
(4)晶间腐蚀:镁合金一般对晶间腐蚀不敏感,腐蚀不能够沿着晶界发展。
(5)丝状腐蚀:在保护性有机涂层或阳极氧化膜下,由于腐蚀电池在镁合金
基体表面的移动而产生丝状腐蚀。
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