Cinco maneiras eficazes de melhorar a resistência à corrosão de materiais de liga de magnésio

Cinco maneiras eficazes de melhorar a resistência à corrosão de materiais de liga de magnésio
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A reação geral de corrosão das ligas de magnésio geralmente reage eletroquimicamente com a água para causar a dissolução do magnésio. Ao mesmo tempo, forma-se um filme de hidróxido com estrutura hexagonal e gera-se gás hidrogênio. Íons de magnésio e íons hidróxido estão dispostos alternadamente na estrutura cristalina, resultando em A camada base da membrana é propensa a rachaduras. Os produtos gerais de corrosão das ligas de magnésio variam com o ambiente de corrosão e a composição química das ligas de magnésio.

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As principais formas de corrosão localizada são a corrosão filiforme, a corrosão em frestas e a corrosão por pite. A diferença de concentração de oxigênio na condução da bateria é o principal fator de corrosão filamentosa, e a diferença de potencial entre a cabeça e a cauda está entre 0,1 e 0,2 V. A pesquisa na liga de magnésio AZ91 mostra que a corrosão por pites e a corrosão filiforme são as principais características de sua corrosão inicial, e a corrosão por pites inicial levará à corrosão filiforme. A corrosão por pite das ligas de magnésio ocorre principalmente nos pontos ativos da superfície e, uma vez que a corrosão elétrica ocorre, ela tenderá a se desenvolver no interior da liga.

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O magnésio tem baixo potencial de eletrodo e é muito sujeito à corrosão galvânica quando em contato com o cátodo. Normalmente, o cátodo é outro material metálico em contato com a liga de magnésio, ou a segunda fase e elementos de impureza dentro da liga de magnésio, que são chamados de corrosão galvânica externa e corrosão galvânica interna, conforme mostrado na figura abaixo. Elementos como Fe, Ni, Cu, etc. têm baixo sobrepotencial de hidrogênio e geralmente atuam como cátodos altamente eficientes, o que pode levar à corrosão galvânica severa em ligas de magnésio.

Diagrama esquemático da corrosão galvânica

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No ambiente corrosivo contendo cromato, sulfato, etc., quando as ligas de magnésio são submetidas a tensões internas e externas ao mesmo tempo, as ligas de magnésio fundido, especialmente as ligas de magnésio fundido à base de Mg e Al, apresentam É extremamente sensível à corrosão sob tensão, e a existência de corrosão sob tensão reduzirá bastante o desempenho de serviço dos componentes.

Fatores que afetam a resistência à corrosão de ligas de magnésio
Os principais fatores que afetam a resistência à corrosão das ligas de magnésio são a composição da liga, a microestrutura e o meio de corrosão. Ao testar a taxa de corrosão de ligas de magnésio com diferentes teores de elementos de impureza, como Fe, Ni e Cu, mostra-se que a taxa de corrosão das ligas de magnésio diminui drasticamente à medida que o teor de elementos de impureza aumenta, conforme mostrado na figura abaixo. Esses elementos de impureza têm baixa solubilidade sólida em magnésio, muitas vezes formam compostos intermetálicos e formam uma bateria primária com a matriz da liga de magnésio, acelerando a corrosão das ligas de magnésio.

Efeito da fração de massa do elemento na taxa de corrosão da liga de magnésio
A microestrutura tem grande influência no comportamento à corrosão das ligas de magnésio. Por exemplo, para ligas de magnésio solidificadas rapidamente, devido à rápida velocidade de solidificação, a distribuição dos elementos de liga na matriz é relativamente uniforme, o que melhora a resistência à corrosão.
As ligas de magnésio apresentam diferentes características de corrosão em diferentes meios corrosivos. Em um ambiente seco, uma película protetora cinza se forma facilmente na superfície e não é fácil de corroer; a corrosão moderada ocorre em atmosferas rurais e industriais, mas não na maioria dos meios orgânicos. corroído. As condições específicas de corrosão em diferentes meios são as seguintes:

Com base na análise acima dos três principais fatores que afetam o comportamento à corrosão das ligas de magnésio, a melhoria da resistência à corrosão das ligas de magnésio pode ser estudada a partir dos dois aspectos a seguir:

Uma é melhorar a resistência intrínseca à corrosão das ligas de magnésio, ou seja, melhorar a resistência à corrosão dos materiais básicos, otimizando a composição da liga e melhorando a microestrutura das ligas de magnésio;

A segunda é usar tecnologia de tratamento de proteção de superfície para proteger o substrato através da camada de proteção de superfície e isolar o contato entre o meio corrosivo e o substrato, melhorando assim a resistência à corrosão das ligas de magnésio. Esta é atualmente a tecnologia mais utilizada para proteção contra corrosão de ligas de magnésio.

Uma maneira eficaz de melhorar a resistência à corrosão de ligas de magnésio

transformação química
A tecnologia de tratamento em que a liga de magnésio reage com a solução de conversão para formar uma película protetora de passivação é chamada de método de conversão química. Suas principais características são equipamentos simples e de baixo custo, sendo indicado para o tratamento de peças complexas e de grande porte.

A camada de revestimento de conversão química combina bem com o substrato, possui poros específicos e pode formar uma boa combinação com a camada orgânica e é adequada para componentes que não requerem alta temperatura ambiental e precisão de qualidade de superfície. A tecnologia de revestimento de conversão sem cromo tem recebido ampla atenção, como fosfato, permanganato, sal à base de vanádio, sal de metais de terras raras e tratamento com estanato. Os métodos de conversão sem cromato e suas vantagens e desvantagens são os seguintes:

Anodização
O processo de formação de um filme na superfície do metal por eletrólise é denominado oxidação anódica. O filme de oxidação anódica tem uma estrutura porosa de camada dupla, a camada porosa mais espessa é a camada externa e a camada mais fina e densa é a camada interna. Óxido e óxido depositado juntos.

O filme anodizado possui poros grandes, distribuição irregular e desigual. Se não estiver selado, a resistência à corrosão será muito baixa. Portanto, é necessário um tratamento de vedação subsequente para torná-lo bonito e resistente à corrosão. Conforme mostrado na tabela abaixo, a solução de tratamento contém compostos de cromo, causando poluição grave, de modo que processos de anodização ecologicamente corretos, como os fosfatos, foram gradualmente desenvolvidos.

Oxidação por microarco
A oxidação por microarco é uma técnica para crescimento in situ de camadas cerâmicas em superfícies metálicas. Foi proposto pela primeira vez por Gnterschulze e Betz no início da década de 1930 e tem sido continuamente melhorado por cientistas de vários países. Em comparação com as técnicas de conversão química e oxidação anódica, a espessura do filme preparado pela oxidação por microarco é controlável e a resistência à corrosão e ao desgaste também são melhores. Possui amplas perspectivas de aplicação nas áreas aeroespacial, aviação, máquinas e eletrônica.

Implantação iônica e liga de superfície
A implantação iônica expõe a superfície a um feixe de partículas ionizadas, e os íons são intercalados e neutralizados nas posições intersticiais do substrato para formar uma solução sólida, alterando assim as propriedades da superfície do substrato. A implantação iônica também é uma técnica eficaz para melhorar a resistência à corrosão na modificação da superfície de ligas de magnésio. Uma certa dose de íons pode inibir a corrosão das ligas de magnésio. Os elementos implantados incluem principalmente N, O, Ti, Al e Zn.

Superfície revestida com revestimento anticorrosivo
Outra forma eficaz de melhorar a resistência à corrosão das ligas de magnésio é aplicar revestimentos resistentes à corrosão na superfície para isolar as ligas de magnésio dos meios corrosivos. Atualmente, os revestimentos resistentes à corrosão incluem principalmente revestimentos orgânicos, revestimentos metálicos resistentes à corrosão e revestimentos compostos.

1) Revestimento orgânico/polímero. O revestimento orgânico/polímero pode ser usado diretamente para proteção contra corrosão na superfície da liga de magnésio e também pode ser usado para o revestimento protetor mais externo e camada de vedação da liga de magnésio para melhorar ainda mais a resistência à corrosão.

2) Revestimento metálico/composto. O revestimento metálico consiste principalmente na aplicação de uma camada de revestimento metálico na superfície do substrato de liga de magnésio por meio de galvanoplastia e galvanoplastia. A pesquisa no AZ91 mostra que após o revestimento eletrolítico Ni-P e Ni-P-SiC, o potencial de autocorrosão é significativamente positivo em comparação com o substrato AZ91 (veja a tabela abaixo), e a corrente de corrosão é significativamente reduzida, indicando que o revestimento eletrolítico pode melhorar a resistência à corrosão da liga de magnésio AZ91. Resistência à corrosão, enquanto a adição de partículas de SiC tem pouco efeito na resistência à corrosão.

Parâmetros eletroquímicos de corrosão de revestimentos de liga de magnésio AZ91 em 3,5% NaCl

Os revestimentos compostos exibem uma inércia química muito maior do que os substratos de liga de magnésio em meios corrosivos neutros ou ácidos. Preparar uma camada de revestimento composto denso na superfície do substrato de magnésio e liga de magnésio aumentará muito o potencial de corrosão do substrato e melhorará a resistência à corrosão.