镁合金改善耐腐蚀性的探讨
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稀土 与氧 反应 生 成不 连续 的（ ｅ ａ２ 钝 化 保 Ｃ ，Ｌ ） ０３ 护膜 ，从 而使 合 金 的 耐蚀 性提 高 。另外 稀 土 的 加 入 ， 一 方 面 细 化 了 合 金 的 ｏ Ｍｇ 相 和 － ｐＭｇ１ １相 ，使 得 ｐＭｇ７ ２ — ２Ａ１ ７ ２ — １ 相对 ＯＭｇ相 ＡＩ － 腐蚀 的 阻碍 作 用增 加 ，另 一 方面 合 金 中的 一 部 分Ａ与Ｒ ｌ Ｅ形 成 了 Ａ４ Ｅ相 ，Ａ４ Ｉ Ｒ ｌ ＲＥ相 较 耐腐 蚀 。通 过极 化 曲线 和 交流 阻抗 的测 定 ，发现 Ｒ Ｅ 使 镁 合金 的腐 蚀 电流 降 低 ，极 化 电阻增 大 ，容 抗 减小 ，合 金 耐腐 蚀性 提 高 。Ｓｎ ｈｋＬ ｅ等人 ｕ ｇａ ｅ 研 究发 现 ：利 用 Ｙ 合金 化 的 Ａ ９ Ｚ １合 金在 盐
３ 镁合金提高利腐蚀陆 葡
３１改 进镁 合金 自身 的 耐蚀 性 ． ａ ． 和 控制 重金 属 杂质 的含 量 降低 基 于杂 质 元 素对 镁 合金 腐 蚀 性 能 的不 利 影 响 ，因此 ，将 杂 质 含 量 降低 到 “ 许极 限” 下 允 之 是 改 善镁合 金 耐腐 蚀性 能 的重 要 方法 。 Ｈａａ ｌＮｅｓｎ和 Ｐ ｌ ｂｔ ｎｗａｔ ｌ ｏ ｅ ｕ ｅ 等发 现镁 合 金 ｏ 对 各种 杂 质元 素都 有“ 许极 限” Ｊ只 要保 持 杂 允 【。 ２ 质元 素 含量 在 极 限浓 度 之 下 ，它们 的存 在 对 于 合 金 的腐 蚀 性 能几 乎 没有 影 响 ，反之 ，合 金腐 蚀 速 率会 迅 速增 加 。下 面是 镁 合 金在 盐 水 中对 主 要杂 质元 素 的“ 允许 极 限” 。 高压铸 造（ 快速 冷 却） ：
ｄ应 力腐蚀 ． 快 速 凝 固 ＭｇＡＬ 合 金 在 ０２ｍｏ Ｌ 的 — ． ｌ １ ／
Ｋ ＣＯ４ ０６ ｌ ２Ｉ 和 ． ／ ｍｏ Ｌ的 Ｎａ １ Ｃ 混合溶 液 中 ，当位 移速 度在 ５ ０ ～９ ０ｍｌ／之 间时 ， ×１一 ×１ ｌ８ ａ 会发 生 穿 晶 应 力 腐 蚀 断 裂 （ ＧＳ Ｃ ：在 ０６ Ｆ 的 Ｔ Ｃ ） ． ｍｏ Ｌ Ｎａ ＣＩ溶 液 中 ，在 位移 速 度接 近 ３６ ０ ｍｍ／ ．×１ ｓ 时发 生 穿晶应 力腐蚀 断 裂 ；合金 穿 晶应 力腐 蚀
一
位处会发生点蚀 ａ — Ｍｇ合金在中性或者碱性盐 溶 液 中将 会发 生点 蚀 ，重 金属 污染 物 也会加 快 Ｍｇ合金 的点蚀 ，在 ＭｇＡｌ系合金 中 ，蚀坑 是 － 由于沿 Ｍｇ Ａ 网状结构选择性的腐蚀形成 ｌ１ ７ ｌ ２ 的。
ｂ丝状腐 蚀 ．
丝状 腐蚀 是 由 穿过 晶界 表面 运动 的 活性腐 蚀 电池 引起 的 ，头部 是 阳极 ，尾 部是 阴极 ，丝 状腐蚀发生在保护性涂层和阳极氧化层下面 ， 没有 涂层 的纯 Ｍｇ不 会遭 受丝状 腐蚀 。
化 性介 质 中遇到 Ｃ１ 离子 时 ， 它的 自然 腐蚀 电 在
在海水中的稳定 电位 为 一１ Ｖ 一１ Ｖ，是工 ． ～ ５ ． ６ 程合金中最负的。因此极易发生腐蚀 。 是 由于镁 合 金在 潮湿 空 气 中容易 与水 分 子发生反应 ， 生成氧化膜 ， 如式 （）所示 ，但 １ 表 面形成 的氧化 膜（ Ｏ Ｍｇ ）的 Ｐ 比为 ０８＜ １ Ｂ ．１ ， 不能形成有效的稳定保护膜 ，这种氧化膜 比较 脆 ，而 且不 像氧 化铝 薄膜 那样 致 密 ，所 以耐蚀
－
率加大 ，而电位较正的金属的腐蚀速率减缓 ， 受到保 护 。 金 属 的特征 电位随 电解 质 的改 变而 不 同 ， 在 同样 的 电解 质 中 ，不 同的金 属表 现 出不 同的 平衡 电位 。其 中 电位较 负 的金 属在 盐 溶液 中一 般 为 阳极 ，电位 较 正 的金 属一 般 为阴极 。很 显 然 ，镁相 对 于所 有 金属 而 言都是 阳 极 ，容易 受 到腐蚀 。
镁合金改善耐腐蚀性的探讨
高 崧 屈 伟平
（ 解放 军 ７４ ０部队研 究所） ６１
１镁金属耐蚀性差 ，
镁 是 所 有 工 业 合 金 中化 学 活 性 最 高 的 金 属 ，其标准氢 电极电位（ ． Ｖ 比铁低约 ２ －３ ） ２７ Ｖ， 比铝 低约 ０７ 它在 常用介 质 中的 电位也 很低 ， ． Ｖ。 如 它在 ５ ％的 Ｎ Ｃ 溶 液 中的稳定 电位 为一．５ ａＩ １ Ｖ， ４
—
：
０７ ．Baidu Nhomakorabea ９
ｇ ｕ
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和
（ ２ ）
—— 氧化 镁和 镁 的相对
式 中
分子 质量 ；
Ｙ Ｏ和 ／ —— 氧化 镁和镁 的密 度 。 ｇ Ｕ Ｊ ｇ ｕ 另 一 方 面 由 于 镁 的 标 准 电 极 电 位 为 ２３ ｖｓ Ｅ ，是常 用金属 结构材料 中最低的 ， ． （ｃ ） ｒ 当它与其他金属材料接触构成腐蚀电偶时 ， 镁 呈现 牺牲 阳极 作 用 而加速 腐蚀 溶 解 ，即 电偶腐 蚀 （ 接触 腐蚀） 镁合 金 电偶 腐蚀 的 阴极还 可 又称 。 以是镁合金内部的第二相或杂质。
２ 镁合金腐蚀种类
镁合金的腐蚀 【，按其腐蚀行 为可分为点 Ｊ Ｊ 蚀、丝状腐蚀、电偶腐蚀、应力腐蚀等。 ａ点腐蚀 ． Ｍｇ是一种 自然钝 化 的金属 ， Ｍｇ在非 氧 当
断裂是由于氢脆所致 ，但在不含氯离子的铬酸 盐 溶液 中 ，快 速凝 固 Ｍｇ Ａ１合金不 会发 生应 力
腐蚀 。
ｃ电偶 腐蚀 ． 当 两种 不 同 电位 的 金属 相 互接触 ，并浸 入 电解 液 中可 以发 现 ，电位较 负 的金属 的腐蚀 速
性差 。 Ｍｇ Ｈ２ Ｍｇ ＋ Ｑ ＋ ０＝ Ｏ Ｈ２ ｔ＋
ｍ
ｑ ：
—
（） １
氧化镁薄膜的致密系数 ０可 由式 （） ２ 计算 ：
ｇ Ｐｕ ｕ ／ ｇｏ ｏ
ｗ（ ｕ ≤００ ％： Ｃ ） ．７
（ ２ ，（ ｅ ａ２ ３ （ ０３ Ｃ ，Ｌ ） ，Ｍｇ ／ｌ ＭｇＯ ２， Ａ１ ０ Ｏ） ， ｇ 层（ （ Ｈ） ）
稀土 与氧 反应 生 成不 连续 的（ ｅ ａ２ 钝 化 保 Ｃ ，Ｌ ） ０３ 护膜 ，从 而使 合 金 的 耐蚀 性提 高 。另外 稀 土 的 加 入 ， 一 方 面 细 化 了 合 金 的 ｏ Ｍｇ 相 和 － ｐＭｇ１ １相 ，使 得 ｐＭｇ７ ２ — ２Ａ１ ７ ２ — １ 相对 ＯＭｇ相 ＡＩ － 腐蚀 的 阻碍 作 用增 加 ，另 一 方面 合 金 中的 一 部 分Ａ与Ｒ ｌ Ｅ形 成 了 Ａ４ Ｅ相 ，Ａ４ Ｉ Ｒ ｌ ＲＥ相 较 耐腐 蚀 。通 过极 化 曲线 和 交流 阻抗 的测 定 ，发现 Ｒ Ｅ 使 镁 合金 的腐 蚀 电流 降 低 ，极 化 电阻增 大 ，容 抗 减小 ，合 金 耐腐 蚀性 提 高 。Ｓｎ ｈｋＬ ｅ等人 ｕ ｇａ ｅ 研 究发 现 ：利 用 Ｙ 合金 化 的 Ａ ９ Ｚ １合 金在 盐
３ 镁合金提高利腐蚀陆 葡
３１改 进镁 合金 自身 的 耐蚀 性 ． ａ ． 和 控制 重金 属 杂质 的含 量 降低 基 于杂 质 元 素对 镁 合金 腐 蚀 性 能 的不 利 影 响 ，因此 ，将 杂 质 含 量 降低 到 “ 许极 限” 下 允 之 是 改 善镁合 金 耐腐 蚀性 能 的重 要 方法 。 Ｈａａ ｌＮｅｓｎ和 Ｐ ｌ ｂｔ ｎｗａｔ ｌ ｏ ｅ ｕ ｅ 等发 现镁 合 金 ｏ 对 各种 杂 质元 素都 有“ 许极 限” Ｊ只 要保 持 杂 允 【。 ２ 质元 素 含量 在 极 限浓 度 之 下 ，它们 的存 在 对 于 合 金 的腐 蚀 性 能几 乎 没有 影 响 ，反之 ，合 金腐 蚀 速 率会 迅 速增 加 。下 面是 镁 合 金在 盐 水 中对 主 要杂 质元 素 的“ 允许 极 限” 。 高压铸 造（ 快速 冷 却） ：
ｄ应 力腐蚀 ． 快 速 凝 固 ＭｇＡＬ 合 金 在 ０２ｍｏ Ｌ 的 — ． ｌ １ ／
Ｋ ＣＯ４ ０６ ｌ ２Ｉ 和 ． ／ ｍｏ Ｌ的 Ｎａ １ Ｃ 混合溶 液 中 ，当位 移速 度在 ５ ０ ～９ ０ｍｌ／之 间时 ， ×１一 ×１ ｌ８ ａ 会发 生 穿 晶 应 力 腐 蚀 断 裂 （ ＧＳ Ｃ ：在 ０６ Ｆ 的 Ｔ Ｃ ） ． ｍｏ Ｌ Ｎａ ＣＩ溶 液 中 ，在 位移 速 度接 近 ３６ ０ ｍｍ／ ．×１ ｓ 时发 生 穿晶应 力腐蚀 断 裂 ；合金 穿 晶应 力腐 蚀
一
位处会发生点蚀 ａ — Ｍｇ合金在中性或者碱性盐 溶 液 中将 会发 生点 蚀 ，重 金属 污染 物 也会加 快 Ｍｇ合金 的点蚀 ，在 ＭｇＡｌ系合金 中 ，蚀坑 是 － 由于沿 Ｍｇ Ａ 网状结构选择性的腐蚀形成 ｌ１ ７ ｌ ２ 的。
ｂ丝状腐 蚀 ．
丝状 腐蚀 是 由 穿过 晶界 表面 运动 的 活性腐 蚀 电池 引起 的 ，头部 是 阳极 ，尾 部是 阴极 ，丝 状腐蚀发生在保护性涂层和阳极氧化层下面 ， 没有 涂层 的纯 Ｍｇ不 会遭 受丝状 腐蚀 。
化 性介 质 中遇到 Ｃ１ 离子 时 ， 它的 自然 腐蚀 电 在
在海水中的稳定 电位 为 一１ Ｖ 一１ Ｖ，是工 ． ～ ５ ． ６ 程合金中最负的。因此极易发生腐蚀 。 是 由于镁 合 金在 潮湿 空 气 中容易 与水 分 子发生反应 ， 生成氧化膜 ， 如式 （）所示 ，但 １ 表 面形成 的氧化 膜（ Ｏ Ｍｇ ）的 Ｐ 比为 ０８＜ １ Ｂ ．１ ， 不能形成有效的稳定保护膜 ，这种氧化膜 比较 脆 ，而 且不 像氧 化铝 薄膜 那样 致 密 ，所 以耐蚀
－
率加大 ，而电位较正的金属的腐蚀速率减缓 ， 受到保 护 。 金 属 的特征 电位随 电解 质 的改 变而 不 同 ， 在 同样 的 电解 质 中 ，不 同的金 属表 现 出不 同的 平衡 电位 。其 中 电位较 负 的金 属在 盐 溶液 中一 般 为 阳极 ，电位 较 正 的金 属一 般 为阴极 。很 显 然 ，镁相 对 于所 有 金属 而 言都是 阳 极 ，容易 受 到腐蚀 。
镁合金改善耐腐蚀性的探讨
高 崧 屈 伟平
（ 解放 军 ７４ ０部队研 究所） ６１
１镁金属耐蚀性差 ，
镁 是 所 有 工 业 合 金 中化 学 活 性 最 高 的 金 属 ，其标准氢 电极电位（ ． Ｖ 比铁低约 ２ －３ ） ２７ Ｖ， 比铝 低约 ０７ 它在 常用介 质 中的 电位也 很低 ， ． Ｖ。 如 它在 ５ ％的 Ｎ Ｃ 溶 液 中的稳定 电位 为一．５ ａＩ １ Ｖ， ４
—
：
０７ ．Baidu Nhomakorabea ９
ｇ ｕ
／ｕ Ｐ ｇ
和
（ ２ ）
—— 氧化 镁和 镁 的相对
式 中
分子 质量 ；
Ｙ Ｏ和 ／ —— 氧化 镁和镁 的密 度 。 ｇ Ｕ Ｊ ｇ ｕ 另 一 方 面 由 于 镁 的 标 准 电 极 电 位 为 ２３ ｖｓ Ｅ ，是常 用金属 结构材料 中最低的 ， ． （ｃ ） ｒ 当它与其他金属材料接触构成腐蚀电偶时 ， 镁 呈现 牺牲 阳极 作 用 而加速 腐蚀 溶 解 ，即 电偶腐 蚀 （ 接触 腐蚀） 镁合 金 电偶 腐蚀 的 阴极还 可 又称 。 以是镁合金内部的第二相或杂质。
２ 镁合金腐蚀种类
镁合金的腐蚀 【，按其腐蚀行 为可分为点 Ｊ Ｊ 蚀、丝状腐蚀、电偶腐蚀、应力腐蚀等。 ａ点腐蚀 ． Ｍｇ是一种 自然钝 化 的金属 ， Ｍｇ在非 氧 当
断裂是由于氢脆所致 ，但在不含氯离子的铬酸 盐 溶液 中 ，快 速凝 固 Ｍｇ Ａ１合金不 会发 生应 力
腐蚀 。
ｃ电偶 腐蚀 ． 当 两种 不 同 电位 的 金属 相 互接触 ，并浸 入 电解 液 中可 以发 现 ，电位较 负 的金属 的腐蚀 速
性差 。 Ｍｇ Ｈ２ Ｍｇ ＋ Ｑ ＋ ０＝ Ｏ Ｈ２ ｔ＋
ｍ
ｑ ：
—
（） １
氧化镁薄膜的致密系数 ０可 由式 （） ２ 计算 ：
ｇ Ｐｕ ｕ ／ ｇｏ ｏ