Пять эффективных способов повышения коррозионной стойкости материалов из магниевых сплавов

Пять эффективных способов повышения коррозионной стойкости материалов из магниевых сплавов
01
Общая коррозионная реакция магниевых сплавов обычно протекает электрохимически с водой, вызывая растворение магния. При этом образуется гидроксидная пленка гексагональной структуры и выделяется газообразный водород. Ионы магния и ионы гидроксида располагаются в кристаллической структуре поочередно, в результате чего базовый слой мембраны склонен к растрескиванию. Общие продукты коррозии магниевых сплавов различаются в зависимости от коррозионной среды и химического состава магниевых сплавов.

02
Основными формами локализованной коррозии являются нитевидная, щелевая и питтинговая коррозия. Разность концентраций кислорода при вождении аккумулятора является основным фактором нитевидной коррозии, а разность потенциалов между головкой и хвостом составляет от 0,1 до 0,2 В. Исследования магниевого сплава AZ91 показывают, что питтинговая и нитевидная коррозия являются основными характеристиками его ранних версий. коррозия, а начальная питтинговая коррозия приведет к нитевидной коррозии. Питтинговая коррозия магниевых сплавов в основном происходит в активных точках на поверхности, а как только возникает электрическая коррозия, она имеет тенденцию распространяться внутрь сплава.

03
Магний имеет низкий электродный потенциал и очень склонен к гальванической коррозии при контакте с катодом. Обычно катодом являются другие металлические материалы, контактирующие с магниевым сплавом, или вторая фаза и примесные элементы внутри магниевого сплава, которые называются внешней гальванической коррозией и внутренней гальванической коррозией, как показано на рисунке ниже. Такие элементы, как Fe, Ni, Cu и т. д., имеют низкий перенапряжение водорода и обычно действуют как высокоэффективные катоды, что может привести к серьезной гальванической коррозии магниевых сплавов.

Принципиальная схема гальванической коррозии

04
В агрессивной среде, содержащей хромат, сульфат и т. д., когда магниевые сплавы подвергаются одновременно внутренним и внешним напряжениям, литые магниевые сплавы, особенно литые магниевые сплавы на основе Mg и Al, проявляют чрезвычайную чувствительность к коррозии под напряжением, а наличие коррозии под напряжением значительно снижает эксплуатационные характеристики компонентов.

Факторы, влияющие на коррозионную стойкость магниевых сплавов
Основными факторами, влияющими на коррозионную стойкость магниевых сплавов, являются состав сплава, микроструктура и среда коррозии. При тестировании скорости коррозии магниевых сплавов с различным содержанием примесных элементов, таких как Fe, Ni и Cu, показано, что скорость коррозии магниевых сплавов резко снижается с увеличением содержания примесных элементов, как показано на рисунке ниже. Эти элементы-примеси имеют низкую растворимость в твердом состоянии в магнии, часто образуют интерметаллические соединения и образуют первичную батарею с матрицей магниевого сплава, ускоряя коррозию магниевых сплавов.

Влияние массовой доли элемента на скорость коррозии магниевого сплава
Микроструктура оказывает большое влияние на коррозионное поведение магниевых сплавов. Например, для быстрозатвердевающих магниевых сплавов из-за высокой скорости затвердевания распределение элементов сплава в матрице относительно равномерное, что повышает коррозионную стойкость.
Магниевые сплавы проявляют разные коррозионные характеристики в разных агрессивных средах. В сухой среде на поверхности легко образуется серая защитная пленка, которая не поддается коррозии; умеренная коррозия возникает в сельской и промышленной атмосфере, но не в большинстве органических сред. разъеденный. Конкретные условия коррозии в различных средах следующие:

На основе приведенного выше анализа трех основных факторов, влияющих на коррозионное поведение магниевых сплавов, улучшение коррозионной стойкости магниевых сплавов можно изучить с помощью следующих двух аспектов:

Одним из них является улучшение внутренней коррозионной стойкости магниевых сплавов, то есть улучшение коррозионной стойкости основных материалов за счет оптимизации состава сплава и улучшения микроструктуры магниевых сплавов;

Второй заключается в использовании технологии обработки поверхности для защиты подложки через слой защиты поверхности и изоляции контакта между коррозионной средой и подложкой, тем самым улучшая коррозионную стойкость магниевых сплавов. В настоящее время это наиболее часто используемая технология защиты магниевых сплавов от коррозии.

Эффективный способ повышения коррозионной стойкости магниевых сплавов

химическое превращение
Технология обработки, при которой магниевый сплав реагирует с конверсионным раствором с образованием защитной пассивационной пленки, называется методом химической конверсии. Его основными особенностями являются простота оборудования и низкая стоимость, он подходит для обработки сложных и крупных деталей.

Слой химического конверсионного покрытия хорошо сочетается с подложкой, имеет специфические поры, может образовывать хорошее сочетание с органическим слоем и подходит для компонентов, которые не требуют высокой температуры окружающей среды и точности качества поверхности. Широкое внимание получили технологии конверсионных покрытий, не содержащих хрома, такие как обработка фосфатом, перманганатом, солью на основе ванадия, солью редкоземельного металла и станнатной обработкой. Нехроматные методы конверсии, их преимущества и недостатки заключаются в следующем:

Анодирование
Процесс образования пленки на поверхности металла путем электролиза называется анодным оксидированием. Пленка анодного окисления имеет пористую двухслойную структуру, более толстый пористый слой является внешним слоем, а более тонкий плотный слой является внутренним слоем. Оксид и осажденный оксид вместе.

Анодированная пленка имеет крупные поры, неравномерное и неравномерное распределение. Если он не герметичен, коррозионная стойкость будет очень низкой. Поэтому необходима последующая герметизирующая обработка, чтобы сделать его не только красивым, но и устойчивым к коррозии. Как показано в таблице ниже, обрабатывающий раствор содержит соединения хрома, вызывающие серьезное загрязнение, поэтому постепенно были разработаны экологически безопасные процессы анодирования, такие как фосфаты.

Микродуговое оксидирование
Микродуговое оксидирование — это метод выращивания керамических слоев на металлических поверхностях in-situ. Впервые он был предложен Гюнтершульце и Бетцем в начале 1930-х годов и постоянно совершенствовался учеными разных стран. По сравнению с методами химической конверсии и анодного оксидирования толщина пленки, полученной микродуговым оксидированием, является контролируемой, а коррозионная стойкость и износостойкость также лучше. Он имеет широкие перспективы применения в области аэрокосмической, авиационной, машиностроительной и электроники.

Ионная имплантация и легирование поверхности
Ионная имплантация подвергает поверхность воздействию луча ионизированных частиц, и ионы интеркалируются и нейтрализуются в межузельных положениях подложки, образуя твердый раствор, тем самым изменяя поверхностные свойства подложки. Ионная имплантация также является эффективным методом улучшения коррозионной стойкости поверхностной модификации магниевых сплавов. Определенная доза ионов может ингибировать коррозию магниевых сплавов. Имплантированные элементы в основном включают N, O, Ti, Al и Zn.

Поверхность покрыта антикоррозийным покрытием
Еще одним эффективным способом повышения коррозионной стойкости магниевых сплавов является нанесение на поверхность антикоррозионных покрытий для изоляции магниевых сплавов от агрессивных сред. В настоящее время коррозионностойкие покрытия в основном включают органические покрытия, коррозионностойкие металлические покрытия и составные покрытия.

1) Органическое/полимерное покрытие. Органическое/полимерное покрытие может использоваться непосредственно для защиты от коррозии на поверхности магниевого сплава, а также может использоваться для внешнего защитного покрытия и герметизирующего слоя магниевого сплава для дальнейшего улучшения коррозионной стойкости.

2) Металлическое/композитное покрытие. Металлическое покрытие в основном заключается в нанесении слоя металлического покрытия на поверхность подложки из магниевого сплава посредством химического и гальванопокрытия. Исследования AZ91 показывают, что после химического покрытия Ni-P и Ni-P-SiC потенциал самокоррозии значительно положителен по сравнению с подложкой AZ91 (см. таблицу ниже), а ток коррозии значительно снижается, что указывает на то, что Химическое покрытие может улучшить коррозионную стойкость магниевого сплава AZ91. Коррозионная стойкость, при этом добавка частиц SiC мало влияет на коррозионную стойкость.

Коррозионные электрохимические параметры покрытий из магниевого сплава AZ91 в 3,5% NaCl

Композиционные покрытия проявляют гораздо более высокую химическую инертность, чем подложки из магниевых сплавов в нейтральных или кислых агрессивных средах. Подготовка слоя плотного составного покрытия на поверхности подложки из магния и магниевого сплава значительно увеличит коррозионный потенциал подложки и улучшит коррозионную стойкость.