1。2 国内外研究现状及存在的问题

镁是性质活泼的金属,在干燥的大气环境下,镁的表面会逐渐形成一层氧化膜, 这层膜的表面疏松多孔,保护效果不是太明显,在潮湿的环境或者是有氯离子存在时, 镁及镁合金的耐腐蚀性会更加糟糕,这成为了镁合金广泛应用的最大障碍,因此关于 提高镁合金耐蚀性的方式成了国内外研究的热门方向。

1。2。1 镁合金腐蚀的主要形式

(1)电偶腐蚀,镁很容易与其它相组织形成腐蚀电池,从而引起电偶腐蚀。电 偶腐蚀的阴极可能是金属内部的组织,也可能是与其接触的外部金属,腐蚀对镁合金 造成极大的破坏。

(2)点蚀和丝状腐蚀,当镁合金所处的溶液环境为中性或碱性时,极易出现点 蚀现象,如果溶液中还含有 Cl-,那么点蚀产生速度更快,点蚀的速率还和浓度成正 比。活性腐蚀电池是引起丝状腐蚀的根源,这种腐蚀发生时会不断析出氢,一般情况

下先发生点蚀,然后阳极氧化会促进丝状腐蚀的发生。

(3)腐蚀疲劳,腐蚀疲劳是应力和腐蚀共同作用在合金上的结果。镁合金发生 疲劳腐蚀是因为零件局部应力集中,而产生应力腐蚀[9]。

(4)高温腐蚀,在高温熔炼铸造过程中,镁合金会因为高温条件而被氧化,所 以可以使用 S02 或 SF6 气体作为保护气体,防止镁合金被氧化。

1。2。2 镁合金防腐措施

镁合金腐蚀形式很多,同时改善镁合金耐蚀性能的方法也很多,其中合成保护性 的膜或涂层即表面处理技术是应用最广泛的,表面处理技术不仅能保持镁合金原有优 良特性,还能够有效地提高其耐蚀性能,而且很多表面处理技术工艺已经很成熟,成 本也较低,目前表面处理技术主要集中在以下几个方面:

(1)阳极氧化技术是以已预处理的金属为阳极,以不锈钢、铁、镍或导电性电 解池本身为电极,在适当的电解质溶液中,控制电流密度、电压以及电解质溶液,还 有浓度、温度和 PH 值等条件,就能获得氧化膜层[10]。通过阳极氧化得到的膜疏松多 孔,这些孔可以吸附油和蜡,使孔隙封闭,是涂层的理想底层,阳极氧化后必须进行 封闭,如果不封闭,在海洋性气候下,电化学腐蚀会使孔径增大[11]。阳极氧化技术使 涂料基底涂层更耐磨、耐腐蚀、耐热冲击,并具有良好的结合力、电绝缘性等性能, 被广泛应用于镁合金表面处理。传统工艺下的电解液普遍含有铬、氟、磷,不仅污染 了环境,还损害了人体健康,因此需要更环保安全的电解液,近年来研究出一种新型 环保工艺,通过这种工艺所得到的氧化膜耐腐蚀性能有了极大的提高,原因在于阳极 氧化后,铝、硅等元素均匀分布在氧化膜表面,使氧化膜致密完整,缩小了孔隙,所 以越致密的氧化膜其耐蚀性越好。阳极氧化技术的缺点是氧化膜较脆、疏松多孔,当 工件变复杂时,很难得到均匀连续的氧化膜层。

(2)等离子微弧阳极氧化处理,这种工艺对环境没有污染,应用前景广阔,通 过这种方式所形成的陶瓷膜可以与基体紧密结合,具有良好的耐磨性、耐蚀性、耐高 温和电绝缘性能[12]。

(3)化学转化技术,是将金属放置于溶液中,其表面会有部分原子溶于溶液, 从而使得金属表面的 PH 升高,沉积铬酸盐与金属胶状物在金属表面会形成混合物, 这种混合物能够自我修复,有很好的耐蚀性。化学转化膜疏松多孔,具有很好的吸附 性,提高了镀镍层的结合力,增强了耐腐蚀性。但是,化学转化膜比较薄,质软,保护能力可以忽略,所以只作装饰用,或者充当防护层的中间层。Rudd[13]等研究发现 镁及镁合金在经过 PH 值为 8。5 的铈、镧和镨等稀土盐溶液浸泡处理后,可以显著提 高镁及镁合金的表面耐蚀性能。

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