镁合金的腐蚀试验

Y、Sm元素在Mg-Y-Sm-Zn-Zr合金腐蚀中的作用探究摘要：镁合金在航空航天、汽车工业等领域广泛应用，但其腐蚀性能依旧是限制其应用的一个关键问题。

而通过合金化的方式，添加一定的合金元素可以有效改善镁合金的腐蚀性能。

本文以Mg-Y-Sm-Zn-Zr合金为探究对象，探讨了Y、Sm元素在Mg-Y-Sm-Zn-Zr合金腐蚀中的作用机制以及对腐蚀行为的影响。

关键词：镁合金；腐蚀；Y、Sm元素；Mg-Y-Sm-Zn-Zr合金1. 引言镁合金作为一种轻质高强度材料，在工业领域具有广泛的应用前景。

然而，由于镁合金的高活性，在常温下易受到大气中的氧、水等存在物的侵蚀而发生腐蚀，导致合金的力学性能和耐蚀性能降低。

为了提高镁合金的腐蚀性能，人们通过合金化的方法进行改性。

2. 探究方法本探究选取了Mg-Y-Sm-Zn-Zr合金为探究对象，接受电化学测试和重量损失法检测合金的腐蚀行为。

通过扫描电子显微镜和能谱仪对合金表面形貌和元素分布进行分析。

3. 结果与谈论通过电化学测试和重量损失法试验结果表明，添加Y和Sm元素可以显著改善Mg-Y-Sm-Zn-Zr合金的腐蚀性能。

Y、Sm元素的添加使合金的腐蚀速率显著降低，增加了合金的耐蚀性。

同时，添加Y、Sm元素可以有效提高合金表面的完整性和致密度，缩减了腐蚀介质对合金基体的侵蚀。

此外，通过扫描电子显微镜观察发现，添加Y、Sm元素可以使合金表面出现更多的致密氧化膜，缩减了腐蚀介质对镁合金的直接接触，从而减缓了腐蚀过程。

4. 结论本探究结果表明，Y、Sm元素在Mg-Y-Sm-Zn-Zr合金中的添加可以有效改善合金的腐蚀性能。

Y、Sm元素的添加降低了合金的腐蚀速率，增加了合金的耐蚀性，同时也提高了合金表面的完整性和致密度。

探究结果对于开发具有良好腐蚀性能的镁合金具有重要意义，并为进一步优化镁合金的合金配方和工艺提供了参考。

5. 展望本探究仅探讨了Y、Sm元素在Mg-Y-Sm-Zn-Zr合金中的作用机制，对于不同含量的Y、Sm元素的添加量和合金处理工艺对镁合金的影响还需要进一步探究。

镁在酸性溶液中的腐蚀电位镁在酸性溶液中的腐蚀电位比其标准电位-2.37V高1V，表明即使有保护性薄膜，在酸性溶液中也会产生腐蚀。

除去氢氟酸和洛酸外，镁及其合金在所有无机酸中均遭到强烈腐蚀，随着酸浓度的增加，腐蚀速度急剧增大。

在氢氟酸溶液中，与其他无机酸正好相反，随着HF浓度增加，镁的腐蚀速度逐渐降低。

当HF浓度大于百分之二以后，镁表面就生成了稳定的MgF2膜；当达到百分之四HF的时候，镁就会变成稳定的了。

在洛酸溶液中，如果存在CI-会大大增加镁的腐蚀速度，并且会产生晶间腐蚀。

实验中采用百分之二十的洛酸去除镁合金的腐蚀产物，将Mg（OH）2溶解掉而基本不被腐蚀。

在邮寄酸中镁也受到腐蚀，因此，醋酸或者酒石酸（百分之十）常常用于镁合金铸件和模锻件的酸洗。

碱腐蚀在稀碱溶液中，温度直到沸点，镁都是稳定的。

在百分之五十的NaOH溶液中，镁有微弱的腐蚀，温度高于六十摄氏度，腐蚀速度大大加快，七十摄氏度的时候腐蚀速度到达423，随着温度的进一步提高，腐蚀速度继续增大。

试验证明，镁插入弱碱溶液中，其表面生成钝化膜，使腐蚀过程受阻。

在稀碱溶液中引进CI离子会使镁阳极过程强烈活化。

在浓碱溶液中CI离子的作用并不明显。

盐腐蚀在盐溶液中，镁及其合金的腐蚀行为比较复杂，主要取决于盐的性质，各种盐溶液中镁合金的腐蚀速度。

镁及镁合金在无机盐溶液中的腐蚀与盐的阴离子有关。

含氯化物溶液具有腐蚀性，即使少量氯离子也会破坏表面膜而产生腐蚀。

在氯化钠溶液中，镁的腐蚀随着盐浓度提高而加大。

镁合金随着氯化钠浓度的增加，腐蚀速度成直线增大。

在MgDI2溶液中，镁的腐蚀速度比在氯化钠或者氯化钾溶液中小。

而氟化物会形成保护性氟化镁而且有钝化作用。

氧化性盐特别是那些含氯离子或者酸离子的盐，比非氧化性盐更具有腐蚀性，在中性溶液中，镁合金会产生严重腐蚀。

镁及镁合金电偶腐蚀镁钍锰、镁钍锆、镁钍锌锆系合金腐蚀合钍合金扩大了镁合金的应用范围，可以使镁合金在三百到三百五十摄氏度的温度下长期使用，短时间可达四百摄氏度。

可用于制造火箭零件，喷汽发动机部件。

在二十到二十二摄氏度湿度为百分之九十八的大气中，镁加上百分之一点八九的钍加百分之零点五七的锰合金经十个月试验证明，其耐蚀性不比MB8合金低，又无应力腐蚀发生。

含钍的铸造合金耐蚀性和工业上广泛采用的铸造ZM5合金在大气中耐蚀性对比看出，前者稍低些。

在百分之零点五的氯化钠溶液中，镁加上百分之三点一二的钍加上百分之零点七四的锆合金比铸态的ZM5合金腐蚀轻。

镁锂系合金镁锂合金是所研究的镁合金中最轻的金属结构材料，它不仅具备镁合金的优异性能，而且其密度小、抗高能粒子穿透能力强等特点更能满足现代社会对轻质材料的需求，在航空航天和通讯等领域将具有更广阔的应用前景。

镁锂系合金密度比普通工业镁合金低百分之十五到百分之二十五，此铍合金低百分之二十五到百分三十，比铝合金低百分之五十。

相对其他常规镁合金而言，镁锂合金比强度高，具有优良的冷、热变形能力，但是镁锂合金耐蚀性很差，放在常温大气中也会发生严重腐蚀。

此外，镁锂合金在潮湿大气中的应力腐蚀破裂敏感性很大。

镁加上百分之十三锂加上百分之一的铝合金在在百分之零点零一的氯化钠溶液中进行环形应力腐蚀试验时，两个月后被腐蚀成粉状。

合金元素对镁锂合金耐蚀性影响与锂含量有关。

锂含量低于百分之八的时候，镁锂二元合金耐蚀性优于镁铝锌合金(MB3)。

当锂含量超过百分之八以后，其耐蚀性明显下降。

镁及镁合金电偶腐蚀因为镁及其合金的电位很负，因此，在电介质溶液中镁及其合金当与其他金属或者非金属接触后最容易产生腐蚀。

而与金属接触构成点偶的称为点偶腐蚀，与非金属材料接触产生的腐蚀叫接触腐蚀。

与许多工业金属材料接触的时候，镁及其合金均是阳极，而产生严重的点偶腐蚀。

在电介质溶液中其点偶腐蚀速度主要决定于金属材料的氢超电位。

摘要镁合金是重要的有色轻金属材料，具有比强度、比刚度高，减振性、电磁屏蔽和抗辐射能力强，易切削加工，易回收等一系列优点，广泛应用于航空航天、汽车制造等工业领域。

然而，镁合金较差的耐腐蚀性能却制约着镁合金的应用拓展。

因此，采用表面改性技术以增强镁合金表面耐腐蚀性能具有重要的现实意义。

本文研究以AZ91D镁合金为试验材料，采用低熔点A1-Si共晶合金粉末在镁合金表面进行同步送粉激光合金化和预置式二步激光熔覆，以期提高镁合金表面耐蚀性能。

同时在镁合金表面探索性的进行Ni-Cr-B-Si粉末材料的激光改性试验，研究镁合金表面高熔点材料激光加工特点与可行性。

研究表明，A1-Si合金化层在固定的激光功率下，随扫描速度的增加，其熔宽、熔高、熔深呈下降趋势；．在一定的扫描速度下，熔宽和熔深随激光功率的增加而增加，而熔高却呈下降趋势。

合金化层组织由仅．Mg和Al固溶体基体与弥散分布其间的M92Si、AIl2Mgiv和A13M92金属间化合物(IMC)相组成。

A1-Si合金化层的硬度分布均匀且明显高于AZ91D母材。

A1-Si合会化层相对于AZ91D具有高极化阻力和低腐蚀率。

极化腐蚀优先发生于于α-Mg和Al固溶体基体中和基体与IMC相的界面部位。

对于A1-Si合金材料激光熔覆，熔覆层与镁合金母材结合方式受激光工艺参数影响明显。

在最佳激光参数范围内可实现熔覆层和母材的冶金结合，且母材中的镁对熔覆层底部有极小的稀释渗透。

熔覆层由树枝晶状的Ⅸ．A1和(a-AI+p-Si)共晶基体组织组成。

A1-Si熔覆层硬度略高于AZ9lD母材。

A1-Si熔覆层相对于AZ91D具有高极化阻力和较低的腐蚀率。

熔覆层极化腐蚀主要发生在作为阳极的仅．AI枝晶上。

盐雾试验定性的验证了阳极极化试验结果，具有最低腐蚀电流的A1-Si合金化层最耐盐雾腐蚀。

Ni-Cr-B-Si材料激光合金化改性层组织呈层状结构，合会涂层与其下的组织硬度差异明显。

不均匀的涂层结构使得涂层具有高于镁合金的腐蚀电势但却表现出高于镁合金的腐蚀电流。

电化学极化技术和阻抗测量技术因为镁合金的特殊性，对于其他金属材料的腐蚀试验方法不能照搬用于镁合金的腐蚀试验。

下面提供的镁合金耐蚀性和应力腐蚀试验方法不仅可以作为试验研究的方法也可以作为实用研究方法。

当要求对结构镁合金耐蚀性进行综合评价的时候，也推荐采用这些方法。

镁合金耐蚀性试验最常用的方法是测量样品失重和点蚀深度。

现在电化学极化技术和阻抗测量技术也作为新技术用于有保护层或者没有保护层镁合金耐蚀性及其影响的评价手段。

镁合金在不同的PH值溶液中的动电位极化曲线，从此测量结构可以判断在此PH值范围内，镁处于活化溶解状态，而且受PH值影响不大。

纯镁铸件样品在PH值等于九点二硼酸钠溶液中的电化学阻抗谱。

阻抗谱为单一性半环，表面腐蚀过程是质子转化过程。

对于镁合金体系，重量损失试验和电化学测量试验之间相吻合，但是对纯镁就出现偏差。

在PH值等于九点二的是硼酸钠溶液中镁合金用电化学方法和用重量损失法测得的腐蚀速度。

对于纯镁，重量酸蚀实际测得的腐蚀速度比电化学技术预测的值高很多，这称为负差异效应。

正如阳极极化的时候，不但发生析氢，又有金属失重。

盐加速试验法对评价含盐环境中使用的没有保护的或者保护的镁合金组合件的耐蚀性很适用。

但是这些试验结果必须详细标明条件，不能把它当成实际乡村大气、城市和工业大气中镁的腐蚀行为，因为镁的大气腐蚀不是由氢控制的。

ZK61镁合金的腐蚀行为研究付强;杨昊【摘要】本文通过金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察了ZK61镁合金在NaC1介质中的腐蚀形貌特点,通过失重法研究了NaC1介质浓度及温度对ZK61镁合金腐蚀速率的影响,进一步研究了NaCl浓度和温度对ZK61镁合金腐蚀电化学行为的影响.【期刊名称】《船电技术》【年(卷),期】2015(035)006【总页数】5页(P31-35)【关键词】ZK61镁合金;腐蚀性能;浓度及温度;电化学行为【作者】付强;杨昊【作者单位】武汉船用电力推进装置研究所,武汉430064;武汉理工大学,武汉430070【正文语种】中文【中图分类】TQ153通过失重法研究了NaCl介质浓度及温度对ZK61镁合金腐蚀速率的影响，进一步研究了NaCl浓度和温度对ZK61镁合金腐蚀电化学行为的影响。

镁合金抗腐蚀性能较差，严重影响其在结构及工程领域的应用[1]，但也为镁合金在一些特殊工作环境下的应用提供了思路。

在某些特殊环境及性能要求下，需要镁合金器械在满足结构或性能要求后逐渐降解甚至消失[2-4]。

这样不仅能满足使用要求，同时也能减少工作完成后的后续工作量。

要满足这种特定工作环境，则需要对镁合金在特定工作环境下的腐蚀行为进行研究[5-6]，以便控制镁合金的腐蚀速率。

本文通过金相显微镜和扫描电子显微镜（SEM）观察了ZK61镁合金在NaCl介质中的腐蚀形貌特点，通过失重法研究了NaCl介质浓度及温度对ZK61镁合金腐蚀速率的影响，通过电化学工作站研究了NaCl浓度和温度对ZK61镁合金腐蚀电化学行为的影响。

1.1 样品及溶液本研究所用实验样品为ZK61镁合金，其成分（质量百分数）为锌6.2%，锆0.6% ，所用NaCl溶液均由分析级的NaCl试剂和蒸馏水制备。

1.2 ZK镁合金金相制备ZK61镁合金金相制备过程如下表：1.3 浸泡实验实验方法用线切割将镁合金切成小块，所有面均打磨，之后用丙酮超声清洗。