电化学腐烛是指金属表面与电解质溶液接触,发生原电池反应,金属被氧化并且 反应过程中有电流产生。按电化学机理进行分析,通常腐烛反应至少有一个阳极反应 和阴极反应。阳极发生的是氧化反应,即金属失电子而成为离子状态进入溶液:阴极 发生的是还原反应,即金属内的剩余电子在溶液界面的金属表面上被氧化剂吸收[19]。

影响镁合金耐蚀性的因素有很多,镁合金自身的组织结构,夹杂物,加工工艺,, 工作介质,工作环境等,都是影响镁合金制品耐蚀性的重要因素。合金中的杂质元素(Fe、Ni、Cu、Co 等)对镁合金的耐蚀性影响最大,一旦镁合金工作于酸性环境中, 那么其耐蚀性也将会大幅度的减弱[20,21]。因此,主要从以下两个方面来提高镁合金的 耐腐蚀性能:一是要改进冶金工艺,减少夹杂物的含量和有害元素的介入,使镁合金 的成型产品尽量纯净;另一方面可以采用相应的表面防护技术,在镁合金表面形成保 护层,阻断腐蚀反应的进行,从而提高材料的耐蚀性。

1。2。1 镁合金腐蚀的特点

镁的标准电极电位为-2。37 V,是常用金属材料中最低的化学点位,所以其化学性 质比较活泼。镁合金耐蚀性差主要有两个原因:一是表面产生的氧化膜不能形成有效 地保护膜;另一方面当镁合金与其他材料表面接触时,由杂质元素或者第二相粒子引 起的电偶腐蚀[22]。

当镁的新鲜表面暴露空气中时,会先与氧发生反应生成氧化镁薄膜,即发生钝化 反应,当不与水接触时,此钝化膜在一定的 PH 值介质中相对比较稳定,不会发生腐 蚀反应。此氧化膜可以分为三层:外层的小块板状结构,中间的致密层,最里面的结 构呈蜂窝状。氧化膜的致密性之所以差,是因为这三层膜都是多孔性膜层。腐蚀介质 可以穿过氧化膜中的小孔与镁合金基体发生腐蚀反应。再加上氧化膜与基体的结合能 力不是很强,容易脱落,使部分基体暴露在腐蚀介质中,因此使氧化膜无法起到应有 的保护作用。

但是如果材料处于有水、酸性或者含有电解质的条件下,氧化镁就会与水反应生 成 Mg(OH)2,这样溶于水中的 CO2 就可以以碳酸的形式与 Mg(OH)2 反应,生成碳酸 镁水溶性物质,氧化膜就是失去了对材料的保护作用。因此,当镁合金处于潮湿环境、 酸性环境或者含盐环境中时就会受到比较严重的腐蚀。

镁在酸性条件下发生的电化学反应式可以表示为:

Mg+2H2O → Mg(OH)2+H2 (1-1)

净反应可以表示为

阳极:Mg →Mg2++2e- (1-2)

阴极:2H2O+2e- → H2+2OH- (1-3)

Mg2++2OH-  → Mg(OH)2 (1-4)

由上述反应式可以看出,介质的 PH 值会直接影响腐蚀反应的进行,当介质的 PH 值低于 11。5,生成的 Mg(OH)2 就处于不稳定的状态,表面的氧化膜极易损坏,从而 使基体暴露在介质环境中遭到腐蚀。

镁合金耐蚀性差的另一个原因就是当介质中含有杂质或者第二相粒子是,容易引 起电偶腐蚀,由镁合金的电偶腐蚀造成的腐蚀破坏将在接下来的腐蚀类型中再进一步 详细介绍。

1。2。2 镁合金腐蚀的类型

(1)电偶腐蚀 当镁合金表面与其他金属相接触,或其内部存在第二相或者杂质相时,极易发生

电偶腐蚀。由于相接触的两个金属的点位不同,所以会产生电偶电流,造成电位较低 的金属腐蚀速度加快,相反,电位较高的金属的腐蚀速度就会减缓。因此,当镁合金 与电位较高的金属相接触时,就会作为很大的阴极,使其腐蚀溶解的速度加快,降低 其耐蚀性。在实际情况中,电偶腐蚀的发生比理论计算复杂的多,J。I。Skar[23]在研究 镁合金与其他金属接触发生电偶腐蚀问题时,发现经过一定方式的处理,可以避免外 部的电偶腐蚀的发生。

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