AZ31镁合金的电化学腐蚀行为
铸态和挤压态AZ31镁合金在3.5%的NaCl溶液中的腐蚀性能比较
铸态和挤压态AZ31镁合金在3.5%的NaCl溶液中的腐蚀性能比较李捷帆;马莹;惠增哲;徐春杰;张忠明【摘要】The aim of this study was to investigate the corrosion performance of AZ31 alloy in 3.5% sodium chloride water solution.Optical microscopy and X-ray diffraction analysis were performed to examine microstructure of AZ31 alloys before and after hot extrusion. The corrosion behavior of the alloys prepared by as-casting and extrusion were investigated in 3.5%NaCl aqueous solution by immersion and electrochemical tests.The results indicated that the hot extrusion can obviously reduce the grain size of AZ31 alloy.The average grain size of the as-cast alloy was about 111 m,and the average size of the hot extruded alloy was about 9 m.There was no surface passivation at the initial stage during immersion corrosion of the AZ31 alloy in 3.5% sodium chloride water solution. The corrosion potential of the AZ31 alloy at as-cast state was-1.55 V,and increased to-1.52 V at extruded state. When the AZ31 was immersed for 72 h,the average corrosion rates of as-cast and extruded alloys were 4.293 mm/a and 2.957 mm/a,respectively. Hot extrusion can improve the corrosion resistance of AZ31 alloy in 3.5%NaCl solution.%目的：研究铸态和挤压态AZ31镁合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀性能。
AZ31镁合金表面单宁酸转化膜的组织结构与耐腐蚀性能
AZ31镁合金表面单宁酸转化膜的组织结构与耐腐蚀性能李锟;刘俊瑶;雷霆【摘要】利用单组分单宁酸为成膜剂,在AZ31镁合金表面制备无铬转化膜,采用L9(34)正交试验研究转化处理液中单宁酸的浓度、处理液pH值、温度和处理时间对转化膜形成和耐腐蚀性能的影响,获得最优的转化膜处理工艺.用扫描电镜与X射线光电子能谱对镁合金表面单宁酸转化膜的表面形貌、元素组成及化学价态进行分析,并通过电化学极化曲线和阻抗谱测试,考察镁合金表面单宁酸转化膜的耐腐蚀性能,阐明其形成机制.结果表明,镁合金在温度为50℃,pH值为2.5,单宁酸质量浓度为10 g/L的转化液中浸泡10 min,即可获得耐蚀性良好的单宁酸转化膜.单宁酸转化膜由镁合金表面溶解形成的镁离子Mg2+与单宁酸分子的酚羟基、羧基发生反应生成的镁金属有机螯合物组成,呈网状裂纹结构均匀覆盖于镁合金表面;单宁酸转化膜能有效提高AZ31镁合金的耐腐蚀性能,交流阻抗达到1 250 Ω/cm2,是基体镁合金阻抗(35 Ω/cm2)的300多倍.【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2015(020)004【总页数】6页(P649-654)【关键词】单宁酸;转化膜;耐腐蚀;表面处理;镁合金【作者】李锟;刘俊瑶;雷霆【作者单位】中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TG178镁合金作为轻金属材料之一，具有低密度、高强度、易加工等特点，已广泛应用于航空部件、电子工业、汽车制造业等领域[1−2]。
然而，镁金属的化学活性高，暴露于空气中易腐蚀。
合金表面处理是提高镁合金耐腐蚀性能最有效的方法之一。
对镁合金进行表面处理的方法有很多，如镁合金阳极氧化、化学转化处理、离子注入、化学镀以及电镀等[3−7]。
其中，化学转化处理工艺简单、成本低廉，将镁合金基体浸泡于转化处理液中，通过在镁合金表面生成一层化合物薄膜，起到对基体的保护作用。
AZ31B镁合金变极性等离子弧加丝焊接组织及腐蚀行为
文 章编 号 ：０ ２ ０ ５ （０ ｏ — ０ ２ ０ １０ — ２ Ｘ２ １）８ ０ ２ — ３ １
焊接技术 第４ 卷 ０ 第８ ０１ 月 期２１ 年８
Ａ ３Ｂ 镁 合 金 变 极 性 等 离 子 弧 加 丝 焊 接 组 织 及 腐 蚀 行 为 Ｚ１
赵 红 凯 ， 肖 锋 ，杨 旭 东 ３ ，鲁 维 ，李敏 拓 ，
正 面饱 满无 咬边现象 ，背面余 高 均匀合 适 ，焊缝 宏 观
形 貌 如 图 ２所 示 。
１ 试 验方 法
焊接 设 备 采 用 图 １所 示 的变 极 性 等 离 子 焊 接 系
统 ，该 系 统 主 要 由 Ｌ ＷＶ一 ０ ０立／ 两 用 纵 缝 、Ｘ １０ 卧 Ｍ
系统 控 制 器 、Ｘ Ｃ ６自动 弧 长 控 制 器 、Ｘ— Ｅ Ｄ Ｒ Ｖ 一 ＦＥ Ｅ
焊 接 技 术
第４ ０卷 第 ８期 ２ １ ０ １年 ８月
检测 到 ，因此减 少 了 电偶 腐蚀 的发 生 ，减缓 了焊 缝 的
腐 蚀 。而 焊缝 区域 由于组 织细 化 ，显著 地提 高 了镁 合
金 的耐蚀 性 ＿ ，所 以整 体来 看 焊缝 的耐蚀 性 有 提 高 ， ｌ ０ ］
其要强 于母 材 。
蚀 性 要 强 于 母材 。
．
焊 缝 的 耐
关 键 词 ： 变 极 性 等 离 子 ； 组 织 ： 腐蚀 中 国分 类 号 ：Ｔ ４ ７１ Ｇ ５ ． Ｇ ５ ． ；Ｔ ４ ６２ 文 献标 志 料 ，具有 高 的 比强 度 与
比刚度 、无磁 性 、可 回收 利用 等 优 点 ，在航 空 航 天 、
分 析 ，并 对 其 焊 接 接 头 的耐 蚀 性 进 行 了研 究 。
AZ31镁合金在模拟体液中的腐蚀行为研究
关键词 ： 镁舍金 ； 模拟体液 ； 局 部 腐 蚀 中 图分 类 号 ： ０６ ４ ６ ． ６ 文 献标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ ４ — ３ ６ ４ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ３ ５ ３ — ０ ５
镁 及镁 合 金 具 有 优 良的综 合 力 学 性 能 、 良好 的生物 相容 性 以 及 生 物 可 降解 吸 收 性 ， 作 为 一 类
蚀行为 ， 发 现 镁 合 金 在 Ｈａ ｎ ｋ ’ Ｓ 液 中 的腐 蚀 主 要 为氯 离 子 引 起 的 点 蚀 ； 加 入 Ｈ： Ｐ Ｏ 和 ＨＰ Ｏ；
和 ＨＣ Ｏｆ离 子 的存 在 以及 Ｈａ ｎ ｋ’ Ｓ液 ｐ Ｈ 值 对
ＡＺ ３ １ 镁 合金 腐蚀 速率 和局 部腐 蚀倾 向 的影响 。
砂 纸逐级 打 磨至 １ ０ ０ ０ 后 ， 用 乙醇丙 酮清 洗 除油 。 腐蚀 介 质为 ８ ｇ ／ Ｌ 的 Ｎａ Ｃ １ 溶 液和 ｐ Ｈ一７ ． ４
的Ｈａ ｎ ｋ ’ ｓ 液（ 其 组成 为８ ｇ ／ Ｌ Ｎａ Ｃ １ ， ０ ． ４ ｇ ／ Ｌ ＫＣ １ ，
第３ ６卷 第 ５期 ２ ０ １ ３年 １ Ｏ月
武
汉
科
技
大
学
学
报
Ｖｏ １ ． ３ ６。 Ｎｏ． ５
Ｊ ｏ ｕｒ ｎａ ｌ ｏ ｆ Ｗ ｕｈａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
金 在 模 拟 体 液 中腐 蚀 行 为 的 影 响 。结 果 表 明 ， Ｈ Ｐ Ｏ 和 ＨＣ Ｏ 对Ａ Ｚ ３ １ 镁 合 金 在 Ｎａ Ｃ １ 溶 液 中 的 腐 蚀 具 有
AZ31镁合金在Na2SO4溶液中的电化学腐蚀行为
收 稿 日期 ：０ ２０ －９ ２ １－３２ 作 者 简 介 ： 光 志 （ ９６一） 男 ， 士 研 究 生 ； 张 １８ ， 硕
朱雪梅 （９ ４一） ， １６ 女 教授 ， 硕士 ， 主要从 事金属表 面改性及 腐蚀防护 的研究
Ｅ ｍａｌｘ ｈ ＠ ｄｔ． ｄ ．ｎ — ｉ ｍｚｕ ｊ ｅｕ ｃ ． ： ｕ
蚀条件 下 ， 于多孔氧化 膜对镁合 金耐蚀 性 能影 响 关 的报道 相对较少 ． 本文将 Ａ ３ 镁 合金 在 ｐ ． Ｚ１ Ｈ６ １ 的 ０ １ ｏ ／ ａＳ 模 拟 大气 腐蚀 条件 ） 液 中 ． ｌ ＬＮ ￣Ｏ （ ｍ 溶 长时 间浸 泡后 ， 用 阳极 极化和 电化学交 流 阻抗谱 利
关键 词 ：Ｚ １ Ａ ３ 镁合金 ； 硫酸钠溶液 ； 腐蚀产物膜 ； 电化学交流 阻抗谱
文献标识码 ： Ａ
０ ５Ｉ 舌 镁合 金是 目前工业 应 用 的最轻 的金属 结构 材 料 之 一 ， 有 高 的 比强 度 、 具 比刚 度 以及 良好 的铸 造、 焊接 、 尼减 震 、 阻 切削 加工 和尺 寸稳 定 性等 ， 再 加上 镁 资源 丰富 ， 合 金 产 品 可 回收 再 利 用 等 特 镁 点， 使镁 合金 成 为航 空航 天业 、 车制 造业 和 电子 汽 通讯 业 中首 选 的替 代 材 料 ¨ 但 是 ， 蚀 问题 仍 引． 腐 然是 制约 镁合 金 工程 应用 的 主要 问题 镁 的 电 剖． 极 电位较 负 ， 镁 合金 置 于空 气或 溶 液 中 ， 将 它将 与 水发 生 反应 ， 它 的表 面会 形 成 一 层 很 薄 的氧 化 在 膜 ， 反 应方 程式 为 ： 其
（ Ｉ） 量技术研 究 Ａ ３ 镁 合金 腐蚀 产 物膜 的形 ＥＳ 测 Ｚ１
镁合金的腐蚀机理分析
镁合金的腐蚀机理分析镁合金由于其优异的性能，广泛应用于航空、汽车和电子等领域。
然而，镁合金在使用过程中容易受到腐蚀的侵蚀，从而影响其性能和寿命。
因此，对镁合金的腐蚀机理进行深入分析对于改善其抗腐蚀性能具有重要意义。
1. 镁合金的腐蚀类型镁合金通常表现为均匀腐蚀和局部腐蚀两种类型。
均匀腐蚀是指整个合金表面均匀受到腐蚀的过程，而局部腐蚀则是在某些特定区域发生的腐蚀。
局部腐蚀又可以分为点蚀、缝蚀和孔蚀等形式。
2. 镁合金腐蚀的原因镁合金容易受到腐蚀的主要原因是其电化学活性较高，处于电化学电势序列中的负极位置。
在大多数环境中，镁合金处于不稳定的状态，容易与环境中的氧气、水和其他物质发生作用。
在水中，镁合金表面形成氢氧化镁，通过反应生成氢气并释放出氢氧根离子，导致镁合金发生腐蚀。
在氯离子的存在下，镁合金容易发生局部腐蚀，形成点蚀、缝蚀或孔蚀等。
氯离子会引发阴极和阳极反应，形成微观电池，在阳极区域形成局部的酸性环境，进而加速镁合金的腐蚀。
3. 镁合金的腐蚀防护措施为了改善镁合金的腐蚀性能，可以采取以下措施：3.1 选择合适的合金元素合金化是提高镁合金抗腐蚀性能的有效方法之一。
例如，通过添加锌、铝等元素，可以形成易被氧化的氧化膜，提高镁合金的耐腐蚀性。
3.2 表面处理通过表面处理改变镁合金的表面性质，形成一层具有较好保护性能的覆盖层，有效延缓腐蚀速率。
常用的表面处理方法包括阳极氧化、电化学沉积、化学转化涂层等。
3.3 采用防腐涂层通过在镁合金表面涂覆一层防腐涂层，可以隔绝镁合金与腐蚀介质的接触，减缓腐蚀的发生。
常见的防腐涂层材料包括有机涂层、无机涂层和复合涂层等。
3.4 增加保护层在镁合金表面形成一层致密的保护层，可以有效避免环境气体和水的侵蚀。
例如，通过电解沉积或化学浸渍等方法在镁合金表面生成有机硅化合物，形成一层具有良好防护性能的保护层。
4. 结论镁合金的腐蚀机理是一种复杂的电化学过程，受多种因素的影响。
AZ31镁合金表面锡酸盐化学转化膜的研究
、
性 能好 等优 点 ， 在汽 车 、 机械 、 空 航 天领 域 以及 便携 航 式 电子仪表 、 计算 机等领 域得 到 日益 广泛 的应用 。 但镁 自身 的标 准 电极 电位 只 有一 ．７ ［ 化 学 、 ２３Ｖ １ ， 电化学 活性 高， 耐蚀性 很差 ， 为制 约其发 挥 眭能优势 的一个 主要 成
的涂装保护提供 良好基底。
１ 试验条 件及 方法
试 验所 用 材 料 为 经 轧 制 的 Ａ ３ 形 镁合 金 ， Ｚ １变 试
样 尺 寸 为 １ ｍ ｌｍｍｘ ０ ０ ｍｘ ０ ｌｍｍ，选 用 Ｎ ２ｎ ３３ ２ ａ Ｏ ・Ｈ Ｏ、 Ｓ
ＮａＰ ０ 、 ＯＨ 、 Ｈ３ ＯＯＮａ ＮａＰ ４・ ２ Ｏ、 Ｐ ４ ＨＦ ４ ２ ７ Ｎａ Ｃ Ｃ 、 ３ Ｏ １ Ｈ２ Ｈ３ Ｏ 、 、
。
Ｂ Ｍ 。 １） （ ｇ７ 相是 Ｍｇ与 Ａ 组成 的化合 物相 ， Ａ ３ Ａ： ｌ 在 Ｚ１
镁合金组织 中， 相 电位最负， （ ｇ相电位最大 ，仅 １ ３ ｏＭ ） ｔ （＋ Ｂ 电位介于二者之问， ） 三者的电位不同 ， 存在电位差 ，
收稿 １ ：０ ０ １— ３ ３期 ２ １ — ０ １
文 章 编 号 ：０ ０ １ １ ２ １— ５
图 １ 轧 制 态 Ａ ３ 合 金 显 微组 织 Ｚ１
由图 １可 见 ，Ｚ １ 合 金 组织 主要 由 ｏ Ｍｇ相 、 Ａ３ 镁 ｔ ） （ （ ＋ ） 晶 体和 少量 的点 状 １ ＭｇＡ。相 组成 。由于 ａ １共 ３ ３ １） （ ， 组 成 不 同 ，ｒＭｇ相 是 以 Ｍｇ为基 溶 有 Ａ 的 固溶 体 【 Ｏ（ ） ． ｌ ３ 一
AZ31镁合金表面聚吡咯的化学氧化合成及其耐蚀性能
关键词 ： 聚吡咯： Ａ ３ 镁合金： 硅烷： 耐蚀性 Ｚ１ 中图 分 类 号 ： ０６ ７ ４
Ｃｈｅ ｉ ａ ｍ ｃ ｌ Ｏｘｉ ｔ ｄａ ｉ Ｐｏｌ ｅ ｉ ａ ｉ ｆＰｏｌ ｐ ｒ ｏｌ ｎｄ Ｉ ｖｅ ｙｍ ｒ ｔｏｎ ｏ ｙ ｙ ｒ ｅ ａ ｓ Ｃｏｒ ｏ ｉ ｎ ｚ ｔ ｒ ｓｏ Ｒｅ ｉ ｔ ｎ ｅ ｏｎ ｔ ｅＡＺ３ ｓ ｓ ａ ｃ ｈ １ Ｍａ ｅ ｕ Ａｌ ｙ ｇｎ ｓｉ ｍ ｌ ｏ
ｔａ ｓｏｒ ｎ ｒｒ ｄ （ ＴＩ ｓ ｅ ｔｏ ｃ ｐ ｓ ｕ ｅ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ｌ ｈ ｒ ｃｅ ｊａ ｉｎ ｏ ｈ ｒ ｎ ｆ ｍ ｉｆａ ｅ Ｆ Ｒ） ｐ ｃｒ ｓ ｏ ｙ ｗａ ｓ ｄ ｆ ｒ ｓｒ ｃｕ ａ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｆ ｔｅ ＰＰｙ ｆｍ．Ｔｈ ｚ ｏ ｉ ｌ ｅ
ｃ ｒ ｓ ｏ ｅｈ ｖ ｏ ｆ ｈ ｏ ｒ ｉ ｎ ｂ ａ ｉ ｒ ｅ ＰＰｙ ｃ ａ ｅ ３１ Ｍｇ ａ ｌ ｙ ｗａ ｔ ｄ ｅ ｓｎ ｌ ｃ ｒ ｃ ｅｍｉａ ｏ ａ ｉａ ｉ ｎ ｔ ｓ ｏ ｏ ｔ ｏ ｔ ｄ ＡＺ ｌ ｓ ｓ ｕ ｉ ｄ ｕ ｉ ｇ ａｎ ｅ ｅ ｔ ｈ ｏ ｏ ｃ ｌ ｌｒ ｔ ｔ ｐ ｚ ｏ ｅ
（ Ｐ ） 采用傅里 叶变 换￣＃ （ＴＲ） Ｐ ｙ膜． ｆＦ Ｉ 光谱分析 了镁合金表面聚吡咯膜结构， － 通过 电化学极化 曲线 、 电化学阻抗 谱（ ） 究了其 耐蚀性 能， 日Ｓ研 通过扫描 电子显微镜（ Ｅ 、 Ｓ Ｍ）Ｘ射线能量散射谱（ Ｄ 分析 了表面形貌和成分． Ｅ Ｓ） 和镁
合 金 裸 样 相 比， 吡 咯 膜 对 镁 合 金 腐 蚀 有 一 定 的抑 制 作 用 ． 烷 预 处 理 改 善 了 镁 合 金 ／ 吡 咯 体 系 的耐 腐 蚀 性 聚 硅 聚
AZ31镁合金的氧化膜研究
AZ31镁合金氧化膜的研究摘要在镁合金表面生成保护膜对镁合金起到保护作用，是一种最简单经济的方式。
本文对AZ31镁合金进行化学氧化成膜和电化学氧化成膜。
所用的镁合金试样表面积约为10-40cm2。
其中，化学氧化采用低浓度铬酸常温，化学氧化液的成分及含量为：CrO3（5g/L）、CaSO4（5g/L）。
对其氧化时间进行优化，得到2min左右时，氧化效果较好。
另外，本文采用了几种不同的电化学氧化方法成膜，发现电化学氧化液成分为NaOH/Na2SiO3/C6H5OH的电化学氧化方法所得的膜效果不错。
之后，改变这种电化学氧化液中各成分的含量，以进一步证明各成分的作用。
在化学氧化和电化学氧化成膜后，对试样进行静电粉末喷涂，测试涂膜性能。
发现涂膜性能良好。
另外，研究结果还表明：铬酸化学氧化所得的膜层均匀致密，孔隙率低。
电化学氧化所得的膜表面粗糙、多孔，孔隙率高。
对六价铬废液可以采用沉淀法回收处理。
关键词：AZ31镁合金，化学氧化，电化学氧化，静电喷涂A Study on the Oxide Film of AZ31 Magnesium AlloyAbstractA protective film on the surface of magnesium alloy can be used to protect the magnesium alloy, which is one of the most economical and simplest methods. In this paper, the chemical oxidation films and electrochemical oxidation films were prepared for AZ31 magnesium alloy. The surface area of magnesium alloy samples used in this paper was about 10-40cm2. Among them, the chemical oxidation films with low concentration of chromic acid were obtained at room temperature. The composition and content of chemical oxidation solution was CrO3 (5g/L), CaSO4 (5g/ L). Optimize its oxidation time, we found that the effect was better when the oxidation time is about 2min. In addition, several different methods of electrochemical oxidation films were used. When the electrochemical oxidation which solution components were NaOH、Na2SiO3 and C6H5OH were adopted , the effect was better . After then, to provide further evidence of the role of each component, we changed the contents of each component in the electrochemical oxidation of solution . The electrostatic powder coating was conducted after forming chemical oxidation films or electrochemical oxidation films. Coating performance was good when testing the properties. In addition, the results also showed that: chromate films obtained from chemical oxidation were even and tight, which porosity was lower. The surface of membranes from electrochemical oxidation were rough and porous, which porosity was higher. Waste solution including hexavalent chromium compounds could be recycled by precipitation method.Key words: AZ31 magnesium alloy, chemical oxidation; electrochemical oxidation; electrostatic spray目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1.镁及镁合金特性 (1)1.1.1.镁合金特点 (1)1.1.2.镁合金牌号 (1)1.2.镁合金的应用 (2)1.2.1.镁合金在汽车领域的应用 (3)1.2.2.镁合金在3C行业的应用 (4)1.2.3.镁合金在航天领域的应用 (4)1.2.4.镁合金在军事领域的应用 (5)1.2.5.镁合金在医疗器械上的应用前景 (5)1.3.镁合金腐蚀 (6)1.3.1.镁单质的不稳定性 (6)1.3.2.镁合金的第二相和杂质 (7)1.3.3.镁合金的环境因素 (7)1.3.4.镁合金的自然氧化膜 (7)1.4.镁合金表面防护 (8)1.4.1.化学氧化处理 (8)1.4.2.阳极氧化处理 (10)1.4.3.微弧氧化处理 (12)1.4.4.有机涂层处理 (12)1.4.5.金属涂层处理 (13)1.4.6.其他表面处理方法 (13)1.5.课题研究内容及意义 (14)1.5.1.课题研究内容 (14)1.5.2.课题研究意义 (14)第2章实验部分 (15)2.1.实验材料 (15)2.2.主要实验药品及设备 (15)2.2.1.实验药品 (15)2.2.2.实验仪器 (16)2.3.实验过程 (16)2.3.1.镁合金表面前处理 (16)2.3.2.化学氧化膜的制备 (17)2.3.3.电化学氧化膜的制备 (18)2.4.涂装 (20)2.4.1.几种主要的涂装施工方法 (20)2.4.2.涂料的分类 (20)2.4.3.进行涂装 (21)2.5.废液的处理及回收 (21)2.6.研究方法 (22)2.6.1.漆膜附着力测试 (22)2.6.2.漆膜耐腐蚀测试 (23)2.6.3.氧化膜的孔隙率测试 (23)第3章结果与讨论 (24)3.1.前处理时间的影响 (24)3.2.化学氧化结果与分析 (24)3.2.1.化学氧化液中各成分作用分析 (24)3.2.2.镀层表面形貌 (25)3.2.3.化学氧化时间对处理效果的影响 (25)3.2.4.漆膜性能测试结果与分析 (26)3.3.电化学氧化结果 (26)3.3.1.不同电化学氧化溶液的处理效果 (26)3.3.2.电化学氧化液浓度对处理效果的影响 (28)3.3.3.漆膜性能测试结果与分析 (31)3.4.氧化膜的孔隙率测试结果与分析 (31)3.4.1.化学氧化膜的孔隙率测试结果与分析 (31)3.4.2.电化学氧化膜孔隙率测试结果与分析 (32)第4章结论 (34)参考文献 (35)致谢 (36)外文原文 (37)中文翻译 (56)第1章绪论1.1.镁及镁合金特性镁为银白色金属，熔点648.8℃，沸点1107℃；其密度为1.74g/cm3，大约是铝的2/3，是铁的1/4。
镁合金腐蚀的机理研究及其防腐措施的改进
镁合金腐蚀的机理研究及其防腐措施的改进镁合金是一种轻质高强度的金属材料，具有优良的物理性能和机械性能，因此在航空、汽车、电子等行业中得到广泛应用。
但是，它也具有很强的腐蚀性，容易受到环境因素的影响而产生腐蚀，导致加工精度下降、材料性质变差，甚至影响到安全和寿命。
针对这个问题，科研人员长期以来一直在研究镁合金腐蚀的机理，并且采取各种措施来加以防治。
本文就对镁合金腐蚀的机理及其防腐措施的改进进行探讨。
一、镁合金腐蚀的机理1. 电化学腐蚀镁合金的腐蚀可以归纳为两类，一种是化学腐蚀，另一种是电化学腐蚀。
化学腐蚀是镁合金在一定条件下直接与氧气和水反应而发生的腐蚀，而电化学腐蚀则是在特定条件下，镁合金表面发生的电化学反应。
2. 腐蚀剂的作用腐蚀剂是导致镁合金腐蚀的重要因素，它可以使得镁合金表面形成锈蚀、裂纹、孔洞等缺陷，导致腐蚀加速。
目前认为导致镁合金腐蚀的腐蚀剂主要是盐酸、硫酸、硝酸等酸性物质。
3. 微观结构的影响微观结构是影响镁合金腐蚀的重要因素。
镁合金中存在大量的硬质相，如Mg17Al12、Mg2Si、MgZn2等，这些硬质相会形成电池对，使得材料的腐蚀速度加快。
同时，镁合金中的杂质和异质物也会使得腐蚀加速，因此在制备镁合金时，应尽量控制杂质和异质物的含量。
4. 温度、湿度和来流的影响环境中的湿度、温度和来流都会影响镁合金的腐蚀。
在高温和潮湿的环境中，镁合金的腐蚀速率会明显加快，而存在来流的区域，因为流体的冲蚀和离子的冲刷，也会导致腐蚀的加剧。
二、镁合金防腐措施的改进根据对镁合金腐蚀机理的认识，科研人员制定了多种防腐措施，包括表面处理、防腐涂层和添加合金元素等，这些措施不断得到改进和完善。
1. 表面处理表面处理是保护镁合金的最基本方法之一。
在表面处理中，人们主要采用阳极氧化法、电化学沉积法和化学沉积法等防腐技术。
阳极氧化法是目前应用最广泛的表面处理方法，它可以制备出均匀致密的陶瓷膜，从而有效地保护合金表面；电化学沉积法和化学沉积法则主要用于制备金属涂层或复合涂层。
AZ31镁合金的电化学腐蚀行为
第29卷 第1期2008年2月大连交通大学学报JOURNAL OF DAL I A N J I A OT ONG UN I V ERSI TYVol.29 No.1 Feb.2008 文章编号:167329590(2008)0120089204AZ31镁合金的电化学腐蚀行为谭庆彪,杨海刚,朱雪梅(大连交通大学材料科学与工程学院,辽宁大连116028)3摘要:采用阳极极化和电化学阻抗谱(E I S)技术研究了AZ31镁合金的电化学腐蚀行为.阳极极化结果表明:AZ31镁合金在中性NaCl溶液中发生活化溶解,随Cl-浓度增加,腐蚀速率增加;在不同pH溶液中,随pH值增大发生由活化溶解向自钝化的转变,临界值为pH=10.5.电化学阻抗谱结果表明:在Ecorr-100mV电位下,阻抗谱由单一容抗弧组成,等效电路为Rs (QRt),表征析氢反应过程;在Ecorr电位和E corr+100mV电位下,阻抗谱由高频容抗弧和低频感抗弧组成,等效电路为R s(QR t(LR L)),感抗弧的出现表明电极反应过程中存在中间产物M g+.关键词:AZ31镁合金;腐蚀;阳极极化;电化学阻抗中图分类号:TG113.12文献标识码:AElectrochem i ca l Corrosi on Behav i ors of AZ31M agnesi u m A lloysT AN Q ing2biao,Y ANG Hai2gang,ZHU Xue2mei(College of Materials Science and Engineering,Dalian J iaot ong University,Dalian116028,China)Abstract:The electr oche m ical behavi or of AZ31Mg all oy was investigated by measuring anod2 ic polarizati on curves and electr oche m ical i m pedance s pectr oscopy(E I S).The results of anodic polarizati on indicated that AZ31all oy diss olves in the NaCl s oluti ons with pH of7,and corr o2 si on rates of the AZ31Mg all oy increase with Cl-concentrati ons.I n different pH values s olu2 ti ons,the transf or mati on fr om the active diss oluti on t o the passivati on is taken p lace for AZ31 Mg all oy at a critical pH value of1015.A t a cathodic potential,the E I S shows only a capaci2 tive l oop in the high frequency range accounts for hydr ogen evoluti on,and the equal circuit is R s(QR t).A t the corr osi on potential and an anodic potential,the E I S consists of t w o l oop s,one capacitive in the high frequency range and another inductive in the l ow frequency range whichindicates inter mediate p r oductsMg+,and the equal circuit is Rs (QRt(LRL)).Key words:AZ31magnesiu m all oy;corr osi on;anodic polarizati on;E I S 镁合金密度低、比强度和比刚度高、减振性能好、能承受较大的冲击载荷,在汽车制造、航空航天和电子领域具有广阔的应用前景[1].镁合金腐蚀性能差的缺点成为制约其在工程领域中广泛应用的瓶颈之一[2,3],主要表现为点蚀,尤其是在含Cl-环境中的点蚀问题备受关注[4].目前,镁合金在含Cl-环境中的腐蚀问题研究主要集中在相结构和微观形态对其腐蚀性能的影响,进而研究镁合金的腐蚀机制[5-7],但腐蚀环境,如溶液的pH值、离子种类和浓度等,对镁合金尤其是变形镁合金腐蚀行为和过程的影响报道较少[8].本文采用阳极极化和电化学阻抗谱技术研究了AZ31变形镁合金在不同Cl-浓度及不同pH值溶液中的电化学腐蚀行为及过程,旨在进一步探讨镁合金的腐蚀机制.3收稿日期:2006212224作者简介:谭庆彪(1981-),男,硕士研究生E2ma il:x mzhu@.90 大连交通大学学报第29卷1 实验方法 实验材料选用AZ31变形镁合金板材,名义成分为3%A l,1%Zn,0.2%Mn,其余为Mg .试样尺寸为18mm ×18mm ×8mm 3,采用Si C 砂纸依次研磨至2000#,1.5μm 金刚石抛光膏抛光,获得光滑表面,丙酮清洗,吹干备用.阳极极化曲线采用CP5-1型综合腐蚀测试仪测量.采用三电极体系,参比电极为饱和甘汞电极(SCE ),辅助电极为铂电极,工作电极为被测试样,有效面积为1c m 2.测量时,试样电极在溶液中稳定5m in 后获得稳定的开路电位(E OCP ),再从低于E OCP 约150mV 起,以1mV s -1的速度进行动电位扫描.腐蚀介质为pH 为7的0.01～0.1mol/L NaCl 溶液和pH 为5.8～13的溶液.电化学阻抗谱(E I S )采用CP5-2型恒电位/恒电流仪、AC5型宽带频响分析仪和PC 机进行测量,测试频率范围为30kHz -5mHz,正弦波交流激励信号幅值为5mV.应用Zsi m p W in 软件进行E I S 数据拟合.测量前在给定电位处极化5m in .腐蚀介质为pH 为12的0.5mol/L NaCl 溶液.实验所用药品均为分析纯,溶液采用去离子水配制.2 实验结果与讨论 图1 AZ31镁合金在Cl -浓度为0.01～0.1m ol/L的中性NaC l 溶液中的阳极极化曲线图1给出了AZ31镁合金在Cl -浓度为0.01～0.1mol/L 的中性NaCl 溶液中的阳极极化曲线.由图可见,AZ31镁合金在不同Cl -浓度溶液中具有相似的阳极极化行为,均发生活化溶解,表明该合金在中性NaCl 溶液中腐蚀严重.自腐蚀电位E corr 和阴极Tafel 斜率随Cl -浓度增加变化不大,说明Cl -浓度对自腐蚀电位和阴极析氢反应影响较小;而随Cl -浓度增大阳极电流密度增加.这是由于Cl -优先吸附在镁合金表面缺陷处,发生如下反应[9]:M g 2++2C l -→M gC l 2+2e(1)形成可溶性的MgCl 2,抑制了具有保护性的氧化物膜层的形成,有利于新鲜表面与电解质溶液接触,使腐蚀速率增加,腐蚀电流密度增大,Cl -浓度越大,上述作用越明显.图2 AZ31镁合金在pH 为5.8～13溶液中的阳极极化曲线图3 AZ31镁合金在0.5m ol/L 、pH 为12的NaC l 溶液中的阳极极化曲线 图2给出了AZ31镁合金在pH =5.8～13溶液中的阳极极化曲线.由图可见,AZ31镁合金自腐蚀电位E corr 随pH 值增加变化不大,维持在-1550mV 左右.pH 值小于9时,发生阳极活化溶解,没有钝化趋势.随着pH 值的增加直至13,(Mg,A l )(OH )n 或(Mg,A l )x O y 的致密氧化物膜形成[6],对基体起到了 第1期谭庆彪,等:AZ31镁合金的电化学腐蚀行为91 有效的保护作用,自钝化发生.致钝电流密度I c 和维钝电流密度I p 在pH 为12的溶液中最小,钝化能力最好,而pH 为13时,维钝电流密度反而增大,这可能是由于部分A l 2O 3转化成A l O -2进入溶液,使氧化物膜致密度降低,导致维钝电流密度I p 增大.图3给出了AZ31镁合金在0.5mol/L 、pH 为12的NaCl 溶液中的阳极极化曲线.由图可见,随着Cl -浓度增大到0.5mol/L,即使在pH 为12的条件下AZ31镁合金同样发生活化溶解.这可能是由于Cl -浓度的增大,(Mg,A l )(OH )n 或(Mg,A l )x O y 的致密氧化物膜被严重的破坏,形成大量可溶性的MgCl 2,腐蚀严重.为了进一步研究AZ31镁合金的腐蚀过程,测量了此条件下的E I S 谱.图4 AZ31镁合金在0.5m ol/L 、pH 为12的NaC l 溶液中的E I S 谱及其拟合谱图5 拟合E I S 谱的电极系统等效电路图4给出了AZ31镁合金在0.5mol/L 、pH 为12的NaCl 溶液中的E I S 谱及其拟合谱.测量电位分别为阴极电位-1657mV (E corr -100mV )、自腐蚀电位-1557mV (E corr )、阳极电位-1457mV (E corr +100mV ),如图3所示.图5给出了拟合E I S 谱的电极系统等效电路[10],分别对应阴极电位E corr -100mV [图5(a )]和自腐蚀电位E corr 、阳极电位E corr +100mV [图5(b )].图中,R s 为溶液电阻,Q 为常相位角元件,R t 为电荷转移电阻,L 为等效电感.E I S 谱均表现为圆弧形,表明在这三种电位下电极反应过程均受活化控制.在阴极电位E corr -100mV,E I S 表现为单一高频容抗弧,电极系统只存在一个时间常数,根据图5(a )等效电路进行拟合,拟合效果较好,表明电极表面膜完整覆盖在合金表面[11],主要进行阴极析氢反应.在自腐蚀电位E corr 和阳极电位E corr +100mV,E I S 均由高频容抗弧和低频感抗弧组成,电极系统存在两个时间常数,根据图5(b )等效电路进行拟合,拟合效果较好,感抗弧的出现表明阳极溶解过程中存在中间产物[10].宋光铃[11]等已证实镁在电极反应过程中出现单价Mg +,此时电极反应过程如下:M g →M g ++e(2)M g ++H 2O →M g 2++OH-+1/2H 2(3)2H 2O +2e →2OH-+H 2(4)且在E corr 下具有较大的容抗弧直径,表明在此二种电位下,合金虽具有相同的腐蚀机制,但自腐蚀电位下的合金表面氧化膜具有优于阳极电位下的保护作用.由图4还可见,R t 随测试电位升高而减小.在电极/溶液界面上,交换电流密度i 0和双电层电容C d l 可按下述公式计算[12]:i 0=(R T /nF )/R t (5)C d l =0.5πf m ax i 0(6)式中,n 为电极过程中的转移电荷数,F 为法拉第常数,f m ax 为容抗弧最高点频率.交换电流密度i 0表征腐蚀速率,随腐蚀速率增加而增加,式(5)表明电荷转移电阻R t 越大,电极腐蚀速率越小.综合式(5)和(6)可知,随着R t 增大C d l 减小,电极表面膜完整[10].R t 随测试电位升高而减小,表明合金表面膜由完整出现局部破坏,证明了部分保护膜机制[13]. 大连交通大学学报第29卷923 结 语(1)AZ31镁合金在中性NaCl溶液中发生活化溶解,随Cl-浓度增加,腐蚀速率增加;在不同pH溶液中,随pH值增大,AZ31镁合金发生由活化溶解向自钝化的转变,pH临界值为10.5.(2)AZ31镁合金在0.5mol/L、pH为12的NaCl溶液中发生电化学腐蚀,阴极过程为析氢过程;高于自腐蚀电位E,发生阳极溶解,电极反应过程存在中间产物Mg+.corr(3)AZ31镁合金在0.5mol/L、pH为12的NaCl溶液中随测试电位升高,电荷转移电阻R减小,低t频出现感抗弧,表明合金表面膜由完整变为局部破坏,证明了部分保护膜机制.参考文献:[1]C LOW B B.M agnesiu m industry overvie w[J].Advanced M aterials Pr ocesses,1996,150(4):33234.[2]K OJ I M A Y,A I Z AWA T,H I G ASH I K,et al.Pr ogressive step s in the p latfor m science and technol ogy for advanced magnesi2u m all oys[J].Materials Science Foru m,2003,419:3220.[3]S ONG G L,AT RE NS A.Corr osi on Mechanis m s of Magnesiu m A ll oys[J].Advanced Engineering M aterials,1999,1(1):11233.[4]MAK AR G L,KRUGER J.Corr osi on of magnesiu m[J].I nternati onalM aterials Revie ws,1993,38(3):1382153.[5]LUNDER O,V I D E M M,N I S ANC I O G LU K.Corr osi on resistant magnesiu m all oys[J].Journal of Materials 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镁合金电化学腐蚀 标准
镁合金电化学腐蚀标准
镁合金电化学腐蚀标准如下：
1.试验前准备。
试样工作面应研磨、抛光，非工作面应进行防腐蚀
处理。
2.试验溶液配制。
按照规定的浓度和体积，将试样放入盛有腐蚀介
质的容器中，将容器置于恒温水浴中。
3.试验过程。
将腐蚀介质倒入容器中，使试样完全浸泡在腐蚀介质
中，记录下试样浸泡的时间。
4.试验后处理。
取出试样，用清水冲洗，用滤纸吸干表面水分，用
肉眼观察试样的变化情况，并记录腐蚀现象。
5.腐蚀速率计算。
根据试样的质量、体积和腐蚀速率计算公式计算
出试样的腐蚀速率。
6.数据记录和处理。
记录下试样的质量、体积、腐蚀速率等数据，
并绘制出试样的腐蚀曲线。
AZ31和AZ61镁合金在模拟海水中的腐蚀电化学行为
第１期李凌杰等：ＡＺ３１和ＡＺ６１镁合金在模拟海水中的腐蚀电化学行为·９ｒ７·间．ＥＤＳ分析表明，ＡＺ３１和ＡＺ６１镁合金中Ａｌ含量分别为２．５％一３．５％（ｂｙｒｎａ８８）和５．５％一６．５％（ｂｙ麟ｓ），晶粒内部ｍ含量低于晶界处．图４为ＡＺ３１和Ａｚ６ｌ两种镁合金在模拟海水中浸泡９ｈ后的腐蚀形貌ＳＥＭ照片．ＡＺ３１镁合金呈现不均匀的局部腐蚀，表面遭受严重破坏．而ＡＺ６１镁合金表面平整，具有一定的金属光泽，腐蚀非常轻微．再次说明ＡＺ６１镁合金比ＡＺ３１镁合金具有更好的耐蚀性能．２．４腐蚀机理讨论文献口１指出，镁合金的腐蚀总是从镁基相开始，镁的腐蚀电化学反应式可分别表示为：阳极Ｍｇ—Ｍ９２＋＋２ｅ（１）阴极２Ｈ２０＋２ｅ—Ｈ２＋２０Ｈ一（２）显然，介质ｐＨ值会因腐蚀过程产生ＯＨ一而上升，并随腐蚀速率加快而上升越快．表２列出ＡＺ３１和ＡＺ６１两种镁合金在模拟海水中浸泡时介质本体ｐＨ值随浸泡时间的变化．可以看出，当ＡＺ３１镁合金浸泡２ｈ后，腐蚀介质的ｐＨ值已经达到１０．０４．之后ｐＨ值变化变缓，这是因为此时介质中的Ｍ９２＋已经达到一定浓度，Ｍ９２＋与ＯＨ一生成Ｍｇ（ＯＨ）２沉淀（Ｍｇ（ＯＨ）２的溶度积常数ｐＫ．。
为１１．２５【５１），并且随着腐蚀过程的进行，沉淀也不断地产生，从而使介质的ｐＨ值几乎维持不变．但对于ＡＺ６１镁合金，浸泡９ｈ后腐蚀介质本体ｐＨ值才达到９．７９，可见它的腐蚀速率远远小于ＡＺ３１镁合金．ＡＺ３１和ＡＺ６１两种镁合金的耐蚀性能之所以表现出如此的差别，主要与合金中的Ａｌ含量对其微观组织结构的影响有关．表２镁合金在模拟海水中浸泡时腐蚀介质本体ｐＨ值随浸泡时间的变化Ｔａｂ．２ＶａｒｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂｕｌｋｃｏｒｒｏｓｉｖｅｍｅｄｉｕｍｐＨｗｉｔｈｉｍｍｅｒｓｉｏｎｔｉｍｅｆｏｒｔｈｅｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｓｅｘｐｏｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｄｗａｔｅｒ图３ＡＺ３１（ａ）和ＡＺ６１（ｂ）镁合金的微观金相组织ＳＥＭ照片Ｆｉｇ．３ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｏｒＡＺ３１（ａ）ａｎｄＡＺ６１（ｂ）ｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｓ９８电化学２００８年图４ＡＺ３１（ａ）和Ａｚ６１（ｂ）镁合金在模拟海水中浸泡９ｈ后的腐蚀形貌ＳＥＭ照片Ｆｉｇ．４ＳＥＭｉｍａｇｅｓｄｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｆｏｒＡｚ３ｌ（ａ）ａｎｄＡＺ６１（ｂ）ｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｓ既ｐ∞ｅｄｔＯｓｉｍｕｌａｔｅｄ８睫ｗａｔｅｒｄ－ｔｅｒ９ｈ在ＡＺ系列镁合金中，合金元素ｍ参与构成的微观组织结构包括作为合金主体的口基相和含量最大也最重要的第二相邓相（Ｍｇ，，Ａｌｌ２）Ｈ１．随合金中总Ａｌ含量提高，ａ基相中固溶Ａｌ含量提高，口相增多．镁合金的腐蚀主要是其ａ基相的腐蚀．由于ｍ元素对于提高表面膜的稳定性非常有利ＢＪ，所以ａ基相的腐蚀速率会随该相固溶ｍ的含量提高而降低．而口相增多则有利于该相的均匀、连续分布，使口相能够更好地发挥对ａ基相腐蚀的阻挡作用№圳，这也有利于镁合金耐蚀性能的提高．另外，一定范围内Ａｌ含量的提高，还会使晶粒更为细小（如图３中的微观金相组织ＳＥＭ照片所示）；细晶粒的微观组织结构存在较多的晶界，而晶界处的ｍ分布又较高（ＥＤＳ测定表明），起到了阻止腐蚀发展的作用．ＡＺ６１镁合金中Ａｌ的含量约是ＡＺ３１镁合金的２倍，由此不难理解前者具有比后者优异的耐蚀性能．３结论ＡＺ６１镁合金的耐蚀性能优于ＡＺ３１镁合金，主要原因是合金中前者的ｍ含量较高使其微观组织结构更有利于耐蚀性能的提高．在设计和加工新型镁合金时，如能在权衡保持镁合金的高比强度、比刚度等特性之同时，适当增加合金中Ａｌ的含量，必将有利于改善镁合金的耐蚀性能．致谢：本研究工作得到了重庆大学大型仪器设备开放基金项目资助，特此感谢！参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］撕Ｊｉｎ（张津），ＺｈａａｇＺｏｎｇ－ｈｅ（章宗和）．Ｍａｇｎｅｓｉ－岫ａｌｌｏｙｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＣｈｅｍｉｃａｌＩｎ－ｄｕｓｔｒｙＰｒｅｓｓ，２００４．４７－５０．［２］ＬｉＧｕａｎ—ｑｕｎ（李冠群），ＷｕＧｕｏ－ｈｕａ（吴国华），ＦａｎＹｕ（樊昱），ｅｔａ１．Ｅｆｆｅｃｔ０ｆｔｈｅｍａｉｎａｌｌｏｙｉｎｇｄｅｍｅｎｔｓｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｍａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ０ｆｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＦｏｕｎｄｒｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ），２００６，２７（１）：７９－８３．［３１ＳｏｎｇＧｕａａｇ－ｌｉｎｇ（宋光铃）．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ０ｆｍａｇｎｅｓｉｕｍａｔｌｏｙｓ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＰｒｅ８８，２００６．９４－２０８［４］ＣＯｏＣｈｕ．ｎａｎ（曹楚南）．Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ《ｃｏｒｒｅｓｉｏｎｄｅｅｔｍ－ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（２ｎｄｅｄｉｔｉｏｎ）［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＣｈｅｍｉｃａｌＩｎ－ｄｕｓｔｒｙＰｒｅｓｓ，２００４．１８５－１８７．［５］ＤｅａｎＪｏｈｎＡ．Ｌａｎｇｅ’８ｈａｎｄｂｏｏｋ０ｆｃｈｅｍｉｓｕ７（１５ｔｈｄｉｔｉｏｎ）［Ｍ］．ＭｃＧＲＡＷ·ＨＩＬＬ，ＩＮＣ，１９９９．［６］ＳｏｎｇＧ，ＡｔｒｅｎｓＡ，ＤａｒｇｕｓｃｈＭ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍｉｃｒｏ－ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆｄｉｅｃａｓｔＡＺ９１Ｄ［Ｊ］．Ｃｏｒｍ－ｓｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ，１９９９，４１：２４９－２７３．［７］ＡｍｂａｔＲ，ＡｕｎｇＮＮ，ＺｈｏｕＷ．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ０ｆｍｉｃｒｏ－ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｅｆｆｅｃｔｓｃｏｒｒｏｓｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｕｒｏｆＡＺ９１Ｄｍａｇ．ｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙ［Ｊ］．ＣｏｒｒｏｓｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ，２０００，４２：１４３３－１４５５．AZ31和AZ61镁合金在模拟海水中的腐蚀电化学行为作者：李凌杰， 于生海， 雷惊雷， 刘传璞， 张胜涛， 潘复生， LI Ling-jie， YU Sheng-hai ， LEI Jing-lei， LIU Chuan-pu， ZHANG Sheng-tao， PAN Fu-sheng作者单位：李凌杰,LI Ling-jie(重庆大学化学化工学院,重庆400044;重庆大学材料科学与工程学院,重庆,400044)， 于生海,雷惊雷,张胜涛,YU Sheng-hai,LEI Jing-lei,ZHANG Sheng-tao(重庆大学化学化工学院,重庆,400044)， 刘传璞,潘复生,LIU Chuan-pu,PAN Fu-sheng(重庆大学材料科学与工程学院,重庆,400044)刊名：电化学英文刊名：ELECTROCHEMISTRY年，卷(期)：2008,14(1)被引用次数：10次1.张津;章宗和Magnesium alloys and applications 20042.李冠群;吴国华;樊昱Effect of the main alloying elements on microstructure and corrosion resistance of magnesium alloys[期刊论文]-Foundry Technology 2006(01)3.宋光铃Corrosion and protection of magnesium alloys 20064.曹楚南Principles of corrosion electrochemistry 20045.Dean John A Lange's handbook of chemistry 19996.Song G;Atrens A;Dargusch M Influence of microstructure on the corrosion of diecast AZ91D[外文期刊] 19997.Ambat R;Aung N N;Zhou W Evaluation of microstructural effects on corrosion behaviour of AZ91D magnesium alloy[外文期刊] 20008.Mathieu S;Rapin C;Steinmetz J A corrosion study of the main constituent phases of AZ91 magnesium alloys[外文期刊] 20039.Zhang T;Li Y;Wang F Roles of β phase in the corrosion process of AZ91D magnesium alloy[外文期刊] 20061.徐卫军.XU Wei-jun镁合金腐蚀的负差数效应[期刊论文]-甘肃联合大学学报（自然科学版）2007,21(3)2.李凌杰.于生海.雷惊雷.王敬丰.张胜涛.潘复生.LI Ling-Jie.YU Sheng-Hai.LEI Jing-Lei.WANG Jing-Feng. ZHANG Sheng-Tao.PAN Fu-Sheng AZ40镁合金在模拟海水介质中的腐蚀行为[期刊论文]-重庆大学学报（自然科学版）2008,31(6)3.况军.李刚.郝胜智.相珺.邱星武.邱玲.KUANG Jun.LI Gang.HAO Shengzhi.XIANG Jun.QIU Xingwu.QIU Ling镁合金AZ31腐蚀性能研究[期刊论文]-兵器材料科学与工程2009,32(1)4.李凌杰.于生海.雷惊雷.何建新.王敬丰.潘复生.LI Ling-jie.YU Sheng-hai.LEI Jing-lei.HE Jian-xin.WANG Jing-feng.PAN Fu-sheng NaCl介质中AZ31镁合金的动态电化学腐蚀行为研究[期刊论文]-兵器材料科学与工程2008,31(6)5.于生海.李凌杰.雷惊雷.张胜涛.潘复生挤压处理对AZ61镁合金腐蚀行为的影响[会议论文]-20076.刘马宝.雷军.高玉侠.张英杰.戚燕杰.索建秦.LIU Ma-bao.LEI Jun.GAO Yu-xia.ZHANG Ying-jie.QI Yan-jie. SUO Jian-qin压铸镁合金腐蚀疲劳性能的研究[期刊论文]-航空材料学报2007,27(1)7.徐卫军.马颖.陈体军.吕维玲.郝远.XU Wei-jun.MA Ying.CHEN Ti-jun.LV Wei-ling.HAO Yuan触变成形AZ91D镁合金在NaCl水溶液中腐蚀特征[期刊论文]-热加工工艺2007,36(12)8.徐卫军.马颖.吕维玲.郝远.XU Wei-jun.MA Ying.LU Wei-ling.HAO Yuan镁合金腐蚀的影响因素[期刊论文]-腐蚀与防护2007,28(4)9.张国英.张辉.刘艳侠.赵子夫.李昱材镁合金应力腐蚀机理电子理论研究[期刊论文]-中国铸造装备与技术2007(4)10.郝献超.周婉秋.郑志国AZ31镁合金在NaCl溶液中的电化学腐蚀行为研究[期刊论文]-沈阳师范大学学报(自然科学版)2004,22(2)1.牛丽媛.徐王强镁表面耐腐蚀性能的研究[期刊论文]-浙江工贸职业技术学院学报 2010(1)2.黄锐妮.周成.李林.殷立勇表面处理对镁电极电化学行为的影响[期刊论文]-电源技术 2010(1)3.刘宝玉.刘峥.王国瑞海水缓蚀剂的研究现状与展望[期刊论文]-材料保护 2010(8)4.李凌杰.李芳君.雷惊雷.何建新.张胜涛.潘复生合金元素对镁合金耐腐蚀性能影响的研究进展[期刊论文]-材料导报 2011(19)5.苯甲酸钠对AZ31镁合金的缓蚀作用[期刊论文]-材料保护 2009(11)6.刘作华.龙洋.李百战.丁勇.周小霞Study on corrosion behavior of heat exchanger in water source heat pump[期刊论文]-化工进展 2010(z1)7.汪利娜.孙刚.柴跃生.张敏刚AZ61镁合金在NaCl溶液中的腐蚀行为研究[期刊论文]-机械工程与自动化 2010(6)8.李凌杰.于生海.雷惊雷.何建新.王敬丰.潘复生NaCl介质中AZ31镁合金的动态电化学腐蚀行为研究[期刊论文]-兵器材料科学与工程 2008(6)9.李凌杰.姚志明.雷惊雷.徐辉.张胜涛.潘复生十二烷基苯磺酸钠在AZ31镁合金表面的吸附及其缓蚀作用[期刊论文]-物理化学学报 2009(7)10.李宜达.梁敏洁.廖海洪.张晓高性能镁合金及其在汽车行业应用的研究进展[期刊论文]-热加工工艺 2013(10)本文链接：/Periodical_dhx200801020.aspx。
AZ31镁合金表面防腐涂层的制备及耐蚀性研究的开题报告
AZ31镁合金表面防腐涂层的制备及耐蚀性研究的开题报告一、选题背景随着经济的快速发展，镁合金作为轻质高强度材料被广泛应用于航空、汽车、电子、医疗等领域。
但是，镁合金由于其极易被大气、水和土壤中的氧化物、盐类和化学物质腐蚀，导致其使用寿命受到了很大的限制。
因此，对于镁合金的防腐蚀研究成为了一个重要的研究方向。
在防腐蚀技术中，表面涂层技术是一种简单且有效的方法。
其中，无机涂层具有较高的防腐蚀性能，因此被广泛应用于镁合金的防腐蚀中。
二、研究内容本研究将以AZ31镁合金为研究对象，采用溶胶-凝胶法制备SiO2/ZrO2复合涂层，并研究其在不同条件下的制备过程、物理和化学性质以及防腐蚀性能。
具体内容包括：1、制备SiO2/ZrO2复合涂层，并考察所制备涂层的微观形貌、化学组成和结构特点。
2、采用扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪等手段，研究所制备涂层的表面形貌、物理化学性质以及结构组成。
3、采用腐蚀实验研究所制备涂层在3.5% NaCl溶液中的腐蚀行为及其对AZ31镁合金表面性能的影响。
4、对所制备涂层的防腐蚀性能进行评价，并探究其防腐蚀机理。
三、研究意义本研究将填补AZ31镁合金表面防腐涂层材料的研究空白，为未来的生产和应用提供有利的技术支持。
同时，本研究探究表面涂层对于防腐蚀机理的影响，在理论上具有较高的参考价值。
四、研究方法本研究将采用溶胶-凝胶法制备SiO2/ZrO2复合涂层，并采用扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪等手段，研究所制备涂层的表面形貌、物理化学性质以及结构组成。
采用电化学方法研究所制备涂层在3.5% NaCl溶液中的防腐蚀性能，并探究其防腐蚀机理。
五、研究进度安排第一年：完成对SiO2/ZrO2复合涂层的制备和表面形貌、物理化学性质的研究，并开始对防腐蚀性能的研究。
第二年：完成对SiO2/ZrO2复合涂层的防腐蚀性能研究，分析其防腐蚀机理，并撰写研究报告。
第三年：完成论文的修改和完善，准备论文答辩。
AZ31镁合金阳极在NaCl溶液中的电化学行为_余祖孝
46２０１３，Ｖｏｌ．４１，ɴ７收稿日期：2013－03－02基金项目：材料腐蚀与防护四川省重点实验室科研基金资助项目(2010CL03)作者简介：余祖孝(1964－)，男，重庆涪陵人，教授，博士，从事电化学及有机功能材料研究。
AZ31镁合金阳极在NaCl 溶液中的电化学行为余祖孝（四川理工学院材料与化学工程学院，材料腐蚀与防护四川省重点实验室，四川自贡643000）摘要：为了提高AZ31镁合金阳极的活化性能以降低它的腐蚀，用电化学方法研究了在w （NaCl ）=3．5%的NaCl 溶液中，添加剂乙酸钠（NaAc ）对AZ31镁合金电化学性能的影响，结果表明：乙酸钠能抑制AZ31镁合金的析氢腐蚀，同时较大幅度地提高AZ31镁合金的活化性能。
当w （NaAc ）=2．0%时，AZ31镁合金的腐蚀电流最小，其缓蚀率高达52．1%，其表面腐蚀较均匀，活化程度最高，在－1．20V 处AZ31镁合金的电流密度高达92．3mA /cm 2，开路电位E ocp 负移程度最大（－1．576V ），活化电位E act 负移程度也最大（－1．533V ）。
关键词：AZ31镁合金；NaCl 溶液；乙酸钠添加剂；电化学行为中图分类号：TG146．22文献标识码：A文章编号：1007－7235（2013）07－0046－03Electrochemical behavior of AZ 31magnesium alloy anode in NaCl solutionYU Zu-xiao（Sichuan Key Laboratory of Material corrosion and Production ，College of Material and Chemical Engineering ，Sichuan University of Science ＆Engineering ，Zigong 643000，China ）Abstract ：To increase active property of AZ31magnesium alloy anode and decrease itscorrosion rate ，the effect of sodium acetate （NaAc ）additive on electrochemical behaviors of AZ31magnesium alloy has been investigated by adding sodium acetate into NaCl 3．5%（w ）solution．The results show that additive sodium acetate （NaAc ）can restrain the hydrogen-segregation corrosion and can increase activation behavior of AZ31magnesium alloy greatly．With 2．0%（w ）of sodium acetate （NaAc ）addition in 3．5%（w ）NaCl solution ，the corro-sion current of AZ31magnesium alloy becomes to minimum ；its corrosion-inhibition rate gets high to 52%；after corrosion its surface occurs uniform and activation is high．At the －1．20V potential the current density of AZ31magnesium alloy reaches to 92．3mA /cm 2，the poten-tial of open circuit E ocp moves negatively and greatly to －1．576V ，the active potential （E act ）negative moving is great as well －1．533V．Key words ：AZ31magnesium alloy ；NaCl solution ；sodium acetate additive ；electro-chemical behavior镁阳极是一种高强度能量载体、电化学当量高（2．22Ah /g ）、电位负（－2．36V ）、对环境友好的理想电极阳极材料［1］。
AZ31B镁合金在硝酸镧复合电解液中的电化学行为
AZ31B镁合金在硝酸镧复合电解液中的电化学行为陈琳;张刘叶;魏帆;王钊【摘要】镁电极材料具有化学活性高、比容量大、资源丰富、可再生等优点,是一种很有潜力的电池负极材料,但是一直没有得到广泛应用,主要是因为镁及其合金在电解液中存在电压滞后、腐蚀严重等问题,使其无法达到应用标准.因此,研究镁合金作为负极材料的电化学行为和讨论电解液和添加剂的影响,对于镁电池的开发利用具有重要的实用价值和理论意义.通过线性电位扫描、Tafel极化曲线、电化学阻抗、恒流放电技术研究了AZ31B镁合金在含硝酸镧的复合电解液中的电化学行为.添加硝酸镧后,AZ31B镁合金在复合电解液中的腐蚀阻力增大,放电活性增高,放电稳定电位负移,电荷传递电阻值随硝酸镧浓度增加呈现先减小后增大的规律.当硝酸镧浓度为0.001 mol/L时,镁合金的腐蚀电位约为-1.33 V,稳定电位达到-1.28 V,镁表面腐蚀膜被放电电流所破坏,形成大量点蚀坑.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2017(045)012【总页数】6页(P47-52)【关键词】镁合金;复合电解液;电化学;放电;腐蚀【作者】陈琳;张刘叶;魏帆;王钊【作者单位】四川理工学院材料科学与工程学院,四川自贡643000;材料腐蚀与防护四川省重点实验室,四川自贡643000;四川理工学院材料科学与工程学院,四川自贡643000;四川理工学院材料科学与工程学院,四川自贡643000;四川理工学院材料科学与工程学院,四川自贡643000【正文语种】中文【中图分类】TG146.22;TQ152镁是活泼金属,标准电极电位负、电化学当量小、密度小、理论比容量高(2.22 Ah/g)；镁资源比较丰富,对环境友好,安全性高。
因此,镁是一种很有前途的电池负极材料。
目前镁及其合金在电池中的研究与应用主要集中在原电池、海水激活电池、镁/空气燃料电池、非水体系的二次镁离子电池以及镁基储氢合金电池等领域中[1]。
AZ31镁合金微弧氧化膜的电化学腐蚀性能
第２ ９卷
第 ３期 大ຫໍສະໝຸດ 连交 通大 学
学 报
Ｖ０ ． Ｎｏ ３ １２９ ．
２０ ０ ８年 ６月
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ ＤＡＬ ＡＮ Ｊ ＡＯ ＯＮＧ Ｕ ＶＥＲＳ Ｔ Ｉ Ｉ Ｔ ＮＩ ＩＹ
Ｊｎ ２０ ｕ ．０ ８
文 章 编 号 ：６ ３ ９ ９ （０ ８ ０ — ０５ ０ １７ — ５ ０ ２０ ）３ ０ ４ ・ ４
ｒ ｓｏ ｅ ａ， ｒ ｏ ｈ ｏ ｉｎ ｂ ｈ ￣ ｏ ｆｔ ｅ ＭＡＯ ｌ ｉ ｔ ｄｉｄ ｂ ｎ ｄ ｃ ｐ ｌｒｚ ｔｏ ｎｄ ｅ ｅ ｔｏ ｈ ｍｉ ａ ｉ ｅ — ｉ ｉ ｆ ｍ ｓ ｓｕ ｅ ｙ ａ ｏ ｉ ｏａ ｉａｉ ｎ ａ ｌｃｒ ｃ ｅ ｃ ｌ ｍｐ ｄ
（Ａ Ｍ Ｏ）ｔ ａ ｎ ｋ ｌ ｅｓ ｉ ｔ ｓｌ ｉｎ Ｔ ｅＭＡ ｌ ｉ ｍ ｉｎｒ ａｒ ｒ ａｅ ｎ ｒ ｔ ｔｎａ ａ ｎ ｉｃ ｅ ｏ ｔ ． ｈ Ｏ ｆｍ ｗｔ ３ ｅ ｒ ｅ ｙｒ ｄ ｅ ｍｅ ｉ ｉ ｌａ ｕ ｏ ｉ ｈ ｎ ｂ ｉ ｌ ａ
２ ｍ ｕ ｅ ｏ ｏ ｓ ｌｙ ｒ ｉ ｏ ｓｓｅ ｆＭ ｇ ， ｇ ｉ ｎ ｇ ｉ ． ｅ ｅｅ ｔｏ ｈ ｍｉａ ｏ－ ２ ｏ ｔ ｒｐ ｒ ｕ ａ ｅ ｓ ｃ ｎ ｉｔ ｄ ｏ Ｏ Ｍ ２ Ｏ４ａ ｄ Ｍ ２ Ｏ３ Ｔｈ ｌｃｒ ｃ ｅ ｃ ｌｃ ｒ Ｓ Ｓ
ＡＺ １镁 合 金 微 弧 氧 化 膜 的 电化 学腐 蚀 性 能 ３
颜 爱娟 ， 雪梅 ， 颖 丽 ， 志 强 ， 权 朱 滕 邢 周
（ 大连 交通 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 ， 宁 大连 １ ６２ ） 辽 １０ ８
摘
要 ： 用碱性硅酸盐溶 液 ， Ａ ３ 镁合金进行微弧氧化处理 ， 选 对 Ｚ１ 获得 了 由厚 度 为 ３ ｍ 的 致 密 层 和 厚
热加工中的电化学加工应用案例分析
热加工中的电化学加工应用案例分析随着科技的发展和工业化进程的不断深入，各行业对热加工制品的需求也越发强烈。
而电化学加工作为一种便捷、高效、绿色的新兴加工方式，却因其技术含量高、操作难度大而受到了广泛关注。
本文将结合实际案例，以期对热加工中的电化学加工应用进行深入探讨。
案例一：电化学抛光技术在镁合金中的应用镁合金具有比铝合金更高的强度和轻度，适合制造高性能部件。
然而，其也具有明显的电化学腐蚀问题，而且其粗糙表面会导致铝、铊、镉等相对更重的金属易于与其表面形成钝化层，因此阻碍了其使用。
传统的制造技术为了减少腐蚀问题往往需要复杂的化学处理，而抛光则会删去更厚厚的层面，最终导致材料的强度和其他性能下降。
针对这一问题，电化学抛光技术可以快速、高效、绿色地解决这个问题。
以镁合金Mg-AZ31B为例，采用电化学抛光技术处理后，其腐蚀速度远低于传统抛光法处理的样品。
同时，研究表明，电化学抛光处理后的样品表面完全清洁，高度贴近理想平滑表面，其综合机械性能也得到了有效提升。
案例二：电化学水加工技术在锅炉管道维修中的应用锅炉管道是热加工领域常见的材料之一。
然而，锅炉管道在使用过程中，经常会因为不同温度和压力的变化而产生扭曲或裂纹，在维修过程中，需要对其进行切割、打孔、钻孔等加工操作。
由于管道位置的限制以及对材料表面的要求，传统机械加工难以完成这一工作，而热加工则容易使管道变形、裂纹扩张等问题，显然不适合于进行维修操作。
因此，电化学水加工技术应运而生。
通过使用一种可电解的介质作为工作液，在电场作用下实现材料的加工。
其优点在于不会产生振动、热变形和表面残留等问题，同时能够实现较高精度、质量良好和加工速度快的特点。
特别是在锅炉管道的维修中，电化学水加工技术因其极佳的材料保留性能，受到了越来越多的关注。
结语电化学加工作为一种新兴的热加工技术，其在实际应用中表现出的优势和前景有目共睹。
但是在应用中，仍需要更深入的研究和技术优化，使其技术实现更便利、操作更简便、成本更低廉。
AZ31镁合金在NaCl溶液中的电化学腐蚀行为研究
1
实验方法
实验体系为 3 5% NaCl 溶液, 加入 M g( OH) 2 直至饱和 , 使溶液体系 pH 值保持在 10 5 恒定值 . 实 验所用药品氯化钠为分析纯, 溶液使用二次蒸馏水配制 . 电化学测试所用仪器为 M273A 恒电位仪和 M5210 锁相放大器. 采用三电极体系 , 饱和甘汞电极为 参比电极 ( SCE) , 铂片为辅助电极 , 工作电极为 10 mm 10 m m 的挤压态 AZ31 镁合金, 非工作面用环氧 树脂封装. 实验前 , 电极工作面用水磨砂纸逐级打磨至 1 200 号, 用蒸馏水冲洗 , 丙酮除油 . 动电位扫描 测量极化曲线, 扫描速度为 0 5 mV/ s, 扫描电位范围自- 2 4 V 至阳极电流迅速增加到较大值 . 电化学
∀ 118 ∀
沈阳师范大学学报 ( 自然科学版 )
第 22 卷
阻抗测试的频率范围为 5 mH z~ 100 KH z, 激励信号为幅值 5 mV 的正弦波. 表面形貌采用 P hilips ESEM L30 FEG 型环境扫描电子显微镜观察 .
2
2 1
实验结果及讨论
镁合金的腐蚀反应 当镁及其合金受到含水腐蚀介质的侵蚀时, 腐蚀过程以金属与水的电化学反应的方式进行, 溶液中 溶解氧的浓度对镁的腐蚀反应影响不大 . 可能的总反应方程式[ 7] 如下: Mg+ 2H 2 O Mg( OH ) 2 + H 2 ! 如果忽略可能有不稳定中间产物形成的步骤 , 上述总反应可由以下几个分反应组成 : 阳极反应: M g M g 2+ + 2e 阴极反应 : 2H 2 O+ 2e H 2 ! + 2OH 腐蚀产物: M g 2+ + 2OH 2 2 挤压态 AZ31 镁合金的组织结构 Mg( OH ) 2
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第29卷 第1期2008年2月大连交通大学学报JOURNAL OF DAL I A N J I A OT ONG UN I V ERSI TYVol.29 No.1 Feb.2008 文章编号:167329590(2008)0120089204AZ31镁合金的电化学腐蚀行为谭庆彪,杨海刚,朱雪梅(大连交通大学材料科学与工程学院,辽宁大连116028)3摘要:采用阳极极化和电化学阻抗谱(E I S)技术研究了AZ31镁合金的电化学腐蚀行为.阳极极化结果表明:AZ31镁合金在中性NaCl溶液中发生活化溶解,随Cl-浓度增加,腐蚀速率增加;在不同pH溶液中,随pH值增大发生由活化溶解向自钝化的转变,临界值为pH=10.5.电化学阻抗谱结果表明:在Ecorr-100mV电位下,阻抗谱由单一容抗弧组成,等效电路为Rs (QRt),表征析氢反应过程;在Ecorr电位和E corr+100mV电位下,阻抗谱由高频容抗弧和低频感抗弧组成,等效电路为R s(QR t(LR L)),感抗弧的出现表明电极反应过程中存在中间产物M g+.关键词:AZ31镁合金;腐蚀;阳极极化;电化学阻抗中图分类号:TG113.12文献标识码:AElectrochem i ca l Corrosi on Behav i ors of AZ31M agnesi u m A lloysT AN Q ing2biao,Y ANG Hai2gang,ZHU Xue2mei(College of Materials Science and Engineering,Dalian J iaot ong University,Dalian116028,China)Abstract:The electr oche m ical behavi or of AZ31Mg all oy was investigated by measuring anod2 ic polarizati on curves and electr oche m ical i m pedance s pectr oscopy(E I S).The results of anodic polarizati on indicated that AZ31all oy diss olves in the NaCl s oluti ons with pH of7,and corr o2 si on rates of the AZ31Mg all oy increase with Cl-concentrati ons.I n different pH values s olu2 ti ons,the transf or mati on fr om the active diss oluti on t o the passivati on is taken p lace for AZ31 Mg all oy at a critical pH value of1015.A t a cathodic potential,the E I S shows only a capaci2 tive l oop in the high frequency range accounts for hydr ogen evoluti on,and the equal circuit is R s(QR t).A t the corr osi on potential and an anodic potential,the E I S consists of t w o l oop s,one capacitive in the high frequency range and another inductive in the l ow frequency range whichindicates inter mediate p r oductsMg+,and the equal circuit is Rs (QRt(LRL)).Key words:AZ31magnesiu m all oy;corr osi on;anodic polarizati on;E I S 镁合金密度低、比强度和比刚度高、减振性能好、能承受较大的冲击载荷,在汽车制造、航空航天和电子领域具有广阔的应用前景[1].镁合金腐蚀性能差的缺点成为制约其在工程领域中广泛应用的瓶颈之一[2,3],主要表现为点蚀,尤其是在含Cl-环境中的点蚀问题备受关注[4].目前,镁合金在含Cl-环境中的腐蚀问题研究主要集中在相结构和微观形态对其腐蚀性能的影响,进而研究镁合金的腐蚀机制[5-7],但腐蚀环境,如溶液的pH值、离子种类和浓度等,对镁合金尤其是变形镁合金腐蚀行为和过程的影响报道较少[8].本文采用阳极极化和电化学阻抗谱技术研究了AZ31变形镁合金在不同Cl-浓度及不同pH值溶液中的电化学腐蚀行为及过程,旨在进一步探讨镁合金的腐蚀机制.3收稿日期:2006212224作者简介:谭庆彪(1981-),男,硕士研究生E2ma il:x mzhu@.90 大连交通大学学报第29卷1 实验方法 实验材料选用AZ31变形镁合金板材,名义成分为3%A l,1%Zn,0.2%Mn,其余为Mg .试样尺寸为18mm ×18mm ×8mm 3,采用Si C 砂纸依次研磨至2000#,1.5μm 金刚石抛光膏抛光,获得光滑表面,丙酮清洗,吹干备用.阳极极化曲线采用CP5-1型综合腐蚀测试仪测量.采用三电极体系,参比电极为饱和甘汞电极(SCE ),辅助电极为铂电极,工作电极为被测试样,有效面积为1c m 2.测量时,试样电极在溶液中稳定5m in 后获得稳定的开路电位(E OCP ),再从低于E OCP 约150mV 起,以1mV s -1的速度进行动电位扫描.腐蚀介质为pH 为7的0.01～0.1mol/L NaCl 溶液和pH 为5.8～13的溶液.电化学阻抗谱(E I S )采用CP5-2型恒电位/恒电流仪、AC5型宽带频响分析仪和PC 机进行测量,测试频率范围为30kHz -5mHz,正弦波交流激励信号幅值为5mV.应用Zsi m p W in 软件进行E I S 数据拟合.测量前在给定电位处极化5m in .腐蚀介质为pH 为12的0.5mol/L NaCl 溶液.实验所用药品均为分析纯,溶液采用去离子水配制.2 实验结果与讨论 图1 AZ31镁合金在Cl -浓度为0.01～0.1m ol/L的中性NaC l 溶液中的阳极极化曲线图1给出了AZ31镁合金在Cl -浓度为0.01～0.1mol/L 的中性NaCl 溶液中的阳极极化曲线.由图可见,AZ31镁合金在不同Cl -浓度溶液中具有相似的阳极极化行为,均发生活化溶解,表明该合金在中性NaCl 溶液中腐蚀严重.自腐蚀电位E corr 和阴极Tafel 斜率随Cl -浓度增加变化不大,说明Cl -浓度对自腐蚀电位和阴极析氢反应影响较小;而随Cl -浓度增大阳极电流密度增加.这是由于Cl -优先吸附在镁合金表面缺陷处,发生如下反应[9]:M g 2++2C l -→M gC l 2+2e(1)形成可溶性的MgCl 2,抑制了具有保护性的氧化物膜层的形成,有利于新鲜表面与电解质溶液接触,使腐蚀速率增加,腐蚀电流密度增大,Cl -浓度越大,上述作用越明显.图2 AZ31镁合金在pH 为5.8～13溶液中的阳极极化曲线图3 AZ31镁合金在0.5m ol/L 、pH 为12的NaC l 溶液中的阳极极化曲线 图2给出了AZ31镁合金在pH =5.8～13溶液中的阳极极化曲线.由图可见,AZ31镁合金自腐蚀电位E corr 随pH 值增加变化不大,维持在-1550mV 左右.pH 值小于9时,发生阳极活化溶解,没有钝化趋势.随着pH 值的增加直至13,(Mg,A l )(OH )n 或(Mg,A l )x O y 的致密氧化物膜形成[6],对基体起到了 第1期谭庆彪,等:AZ31镁合金的电化学腐蚀行为91 有效的保护作用,自钝化发生.致钝电流密度I c 和维钝电流密度I p 在pH 为12的溶液中最小,钝化能力最好,而pH 为13时,维钝电流密度反而增大,这可能是由于部分A l 2O 3转化成A l O -2进入溶液,使氧化物膜致密度降低,导致维钝电流密度I p 增大.图3给出了AZ31镁合金在0.5mol/L 、pH 为12的NaCl 溶液中的阳极极化曲线.由图可见,随着Cl -浓度增大到0.5mol/L,即使在pH 为12的条件下AZ31镁合金同样发生活化溶解.这可能是由于Cl -浓度的增大,(Mg,A l )(OH )n 或(Mg,A l )x O y 的致密氧化物膜被严重的破坏,形成大量可溶性的MgCl 2,腐蚀严重.为了进一步研究AZ31镁合金的腐蚀过程,测量了此条件下的E I S 谱.图4 AZ31镁合金在0.5m ol/L 、pH 为12的NaC l 溶液中的E I S 谱及其拟合谱图5 拟合E I S 谱的电极系统等效电路图4给出了AZ31镁合金在0.5mol/L 、pH 为12的NaCl 溶液中的E I S 谱及其拟合谱.测量电位分别为阴极电位-1657mV (E corr -100mV )、自腐蚀电位-1557mV (E corr )、阳极电位-1457mV (E corr +100mV ),如图3所示.图5给出了拟合E I S 谱的电极系统等效电路[10],分别对应阴极电位E corr -100mV [图5(a )]和自腐蚀电位E corr 、阳极电位E corr +100mV [图5(b )].图中,R s 为溶液电阻,Q 为常相位角元件,R t 为电荷转移电阻,L 为等效电感.E I S 谱均表现为圆弧形,表明在这三种电位下电极反应过程均受活化控制.在阴极电位E corr -100mV,E I S 表现为单一高频容抗弧,电极系统只存在一个时间常数,根据图5(a )等效电路进行拟合,拟合效果较好,表明电极表面膜完整覆盖在合金表面[11],主要进行阴极析氢反应.在自腐蚀电位E corr 和阳极电位E corr +100mV,E I S 均由高频容抗弧和低频感抗弧组成,电极系统存在两个时间常数,根据图5(b )等效电路进行拟合,拟合效果较好,感抗弧的出现表明阳极溶解过程中存在中间产物[10].宋光铃[11]等已证实镁在电极反应过程中出现单价Mg +,此时电极反应过程如下:M g →M g ++e(2)M g ++H 2O →M g 2++OH-+1/2H 2(3)2H 2O +2e →2OH-+H 2(4)且在E corr 下具有较大的容抗弧直径,表明在此二种电位下,合金虽具有相同的腐蚀机制,但自腐蚀电位下的合金表面氧化膜具有优于阳极电位下的保护作用.由图4还可见,R t 随测试电位升高而减小.在电极/溶液界面上,交换电流密度i 0和双电层电容C d l 可按下述公式计算[12]:i 0=(R T /nF )/R t (5)C d l =0.5πf m ax i 0(6)式中,n 为电极过程中的转移电荷数,F 为法拉第常数,f m ax 为容抗弧最高点频率.交换电流密度i 0表征腐蚀速率,随腐蚀速率增加而增加,式(5)表明电荷转移电阻R t 越大,电极腐蚀速率越小.综合式(5)和(6)可知,随着R t 增大C d l 减小,电极表面膜完整[10].R t 随测试电位升高而减小,表明合金表面膜由完整出现局部破坏,证明了部分保护膜机制[13]. 大连交通大学学报第29卷923 结 语(1)AZ31镁合金在中性NaCl溶液中发生活化溶解,随Cl-浓度增加,腐蚀速率增加;在不同pH溶液中,随pH值增大,AZ31镁合金发生由活化溶解向自钝化的转变,pH临界值为10.5.(2)AZ31镁合金在0.5mol/L、pH为12的NaCl溶液中发生电化学腐蚀,阴极过程为析氢过程;高于自腐蚀电位E,发生阳极溶解,电极反应过程存在中间产物Mg+.corr(3)AZ31镁合金在0.5mol/L、pH为12的NaCl溶液中随测试电位升高,电荷转移电阻R减小,低t频出现感抗弧,表明合金表面膜由完整变为局部破坏,证明了部分保护膜机制.参考文献:[1]C LOW B B.M agnesiu m industry overvie w[J].Advanced M aterials Pr ocesses,1996,150(4):33234.[2]K OJ I M A Y,A I Z AWA T,H I G ASH I K,et al.Pr ogressive step s in the p latfor m science and technol ogy for advanced magnesi2u m all oys[J].Materials Science Foru m,2003,419:3220.[3]S ONG G L,AT RE NS A.Corr osi on Mechanis m s of Magnesiu m A ll oys[J].Advanced Engineering M aterials,1999,1(1):11233.[4]MAK AR G L,KRUGER J.Corr osi on of magnesiu m[J].I nternati onalM aterials Revie ws,1993,38(3):1382153.[5]LUNDER O,V I D E M M,N I S ANC I O G LU K.Corr osi on resistant magnesiu m all oys[J].Journal of Materials 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