【材料课堂】铝镁合金腐蚀行为及防护分析

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镁的腐蚀

镁是所有工业合金中化学活泼性最高的金属，标准的电极电位为-2.3V，比铁的标准电极电位低2V 左右，比铝的标准电极电位低大约0.7V。在干燥的大气环境中，镁的表面能够形成氧化膜，能够在一定程度上抵御外界对镁基体的腐蚀。

但是由于这一层氧化膜的密度较低，而且空隙较多，其防腐能力非常有限，同时还表现出明显的化学和电化学活性，并且在湿度较大的空气以及存在Cl^-的环境中，腐蚀会进一步加快。镁的电化学腐蚀主要表现为氢离子的析出过程，包括点蚀以及全面腐蚀两种表现形式，同时溶解速度非常快。在富含Cl^-的稀溶液中，镁的腐蚀电位与其标准电位存在较大的差异，其腐蚀电位大约在-1.7V 左右，分析可能是由于镁表面氧化膜的保护左右有关。当pH值较高时，镁表面能够形成一层较厚的Mg(OH)₂沉淀膜，能够对镁基体发挥较好的保护作用。

镁铝合金在各种条件下的腐蚀行为

1 大气腐蚀

在大气环境下，镁的腐蚀过程主要为氧的去极化过程，具体腐蚀程度主要受到大气中湿度以及各种污染物含量的影响。通常来说，空气的湿度大小对镁铝合金的腐蚀程度影响不明显，只有在大气中存在其它腐蚀性污染物时，空气湿度大小对镁铝合金的腐蚀作用才会体现出来。如果大气中基本上没有任何腐蚀性物质，则无论空气湿度有多高，镁铝合金腐蚀行为也会表现得非常微弱。而当大气中含油大量腐蚀性污染物时，镁铝合金表面的腐蚀速度就会迅速增加。镁铝合金作为材料如果在工业大气和海洋大气环境中进行工作时，其耐腐蚀性能较差。而在干燥清洁的空气环境中，镁的表面的养护膜能够形成较强的保护作用，使镁铝合金的腐蚀非常微弱。

2 在各种介质中的腐蚀

在大部分有机酸、无机酸以及中性介质溶液中，镁铝合金的耐腐蚀性表现较差，而当去除镁铝合金表面氧化膜的情况下，即使是蒸馏水也会导致镁铝合金的腐蚀速度加快。但是当镁铝合金处于铬酸溶液中时，其表面会形成一定钝化膜，使其具有较好的稳定性和耐腐蚀性能。如果容易中含有Cl^-以及SO₄^2- 时，镁铝合金表面的腐蚀会加快，而如果是在含有SiO₃^2-、CrO₄^2-、Cr₂O₇^2- 等离子的溶液中，镁铝合金的表面会与各种离子中的氧原子发生化学反应在其表面形成一层氧化膜，从而具有较高的耐腐蚀性能。

3 电偶腐蚀与全面腐蚀

由于镁铝合金的电极电位比大部分金属的电极电位要低，因此，镁铝合金一旦与这些金属相互接触时，其就会发生电偶腐蚀。对于Fe、Ni、Cu 等氢过电位较低的金属，如果作为杂质存在于镁铝合金的内容，就会与镁构成腐蚀为电池，导致镁铝合金出现严重的电偶腐蚀。而对于Zn、Cd 等氢过电位较高的金属，镁铝合金所受的电偶腐蚀则表现的不明显。

4 点蚀与丝状腐蚀

镁铝合金如果暴露在包含Cl^- 的非氧化介质中时，就会发生点蚀现象，在中性或者碱性溶液中，镁铝合金表面的点蚀现象会进一步加剧。如果将镁铝合金浸入到NaCl 溶液中，在经过一定的诱导之后，镁铝合金的表面会出现点蚀现象。

 镁铝合金表面腐蚀的防护及处理

镁铝合金耐腐蚀能力不足，使其在多个领域的应用中受限。解决镁铝合金腐蚀防护问题，可以从其内部的杂质控制来提升镁铝合金的纯度，发展新的耐腐蚀合金离子注入镁铝合金或者激光表面改性等方式来实现，对于大规模的工业生产，则可以采用保护膜以及图层处理等方法来实现，具有较高的经济性。当前，对镁铝合金表面防腐处理的方法主要包括化学处理、阳极氧化以及金属镀层三种。

1 化学处理

通过化学处理能够使镁铝合金表面形成一层氧化保护膜，该保护膜能够与镁铝合金形成紧密的结合，阻挡外界腐蚀介质直接侵蚀镁铝合金表面基体，提升镁铝合金的耐腐蚀性能。在工业生产中，常用的镁铝合金化学处理方法是利用铬酸钠和氟化镁在镁铝合金表面形成保护膜来进行保护，该保护膜在受到侵蚀之后还能缓慢的自我修复，很好的保护效果。加入稀土元素也能够在镁铝合金表面形成保护膜，根据相关研究来看，该保护膜在pH 值为8.5 的缓冲溶液中能够使美铝合金的腐蚀速度明显减缓，但是在pH 值为8.5 的侵蚀性溶液中，其保护性能会下降。

2 阳极氧化

镁铝合金的阳极氧化储能相对于化学处理方法而言，能够使镁铝合金的耐腐蚀性能得到较大幅度的提升。镁铝合金阳极氧化的氧化膜孔隙率较高，并且孔的形状不规则，如果不对这些空隙进行处理，就容易导致腐蚀介质更容易透过氧化膜直接侵蚀镁铝合金表面。镁铝合金的阳极氧化处理更多的需要降低氧化膜的空隙密度。微弧氧化技术是近几年发展起来的一种阳极氧化技术，通过将镁铝合金置于电解质水溶液中，并接入高电压使镁铝合金表面氧化膜中的微孔产生火花放电斑点，提升氧化膜的保护能力。因此，现对于普通的阳极氧化方式而言，该技术能够使镁铝合金的耐腐蚀性能得到较大的提升。

3 金属镀层

镁铝合金防腐的金属镀层通常选择化学镀镍，镁铝合金在经过酸洗活化之后，在镁集体上能够直接沉积得到化学镀镍层，但是由于镁本身具有较强的化学活性，在这个过程中会有大量的氢析出，导致镀镍层与镁基体的结合力下降。在中间加入浸锌工艺，能够使镀镍层与镁基体的结合力明显提升，同时还能提升镁铝合金的表面光亮度。另外，还可以通过氟化物作为活化剂，不经过浸锌的工艺，通过化学镀镍、钝化以及热处理，镀镍层能够获得良好的力学性能、耐腐蚀性、可焊性以及对环境的稳定性，并且能够使器件的小孔内部也被镀镍层覆盖，这种工艺非常适合用于航天器部件对美铝合金提出的严格防腐要求。

总结

随着镁合金在各个行业中的应用范围的不断扩大，其特性日益受到人们的重视，当前，相关行业将对其的研究重点集中在塑性改善和耐蚀性提升两个方面。镁铝合金作为当前应用量最大的镁合金材料，对其腐蚀行为的研究具有重要的意义。

本文来自“中国金属通报”。