Cinco formas efectivas de mejorar la resistencia a la corrosión de los materiales de aleación de magnesio

Cinco formas efectivas de mejorar la resistencia a la corrosión de los materiales de aleación de magnesio
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La reacción de corrosión general de las aleaciones de magnesio suele reaccionar electroquímicamente con agua para provocar la disolución del magnesio. Al mismo tiempo, se forma una película de hidróxido con estructura hexagonal y se genera gas hidrógeno. Los iones de magnesio y los iones de hidróxido están dispuestos alternativamente en la estructura cristalina, lo que hace que la capa base de la membrana sea propensa a agrietarse. Los productos generales de corrosión de las aleaciones de magnesio varían según el entorno de corrosión y la composición química de las aleaciones de magnesio.

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Las principales formas de corrosión localizada son la corrosión filiforme, la corrosión por grietas y la corrosión por picaduras. La diferencia de concentración de oxígeno en la conducción con batería es el factor principal de la corrosión filamentosa, y la diferencia de potencial entre la cabeza y la cola es de entre 0,1 y 0,2 V. La investigación sobre la aleación de magnesio AZ91 muestra que la corrosión por picaduras y la corrosión filiforme son las principales características de su corrosión temprana, y la corrosión por picaduras inicial conducirá a la corrosión filiforme. La corrosión por picaduras de las aleaciones de magnesio se produce principalmente en los puntos activos de la superficie y, una vez que se produce la corrosión eléctrica, tenderá a desarrollarse en el interior de la aleación.

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El magnesio tiene un potencial de electrodo bajo y es muy propenso a la corrosión galvánica cuando está en contacto con el cátodo. Por lo general, el cátodo son otros materiales metálicos en contacto con la aleación de magnesio, o la segunda fase y elementos de impureza dentro de la aleación de magnesio, que se denominan corrosión galvánica externa y corrosión galvánica interna, como se muestra en la siguiente figura. Elementos como Fe, Ni, Cu, etc. tienen un sobrepotencial de hidrógeno bajo y suelen actuar como cátodos altamente eficientes, lo que puede provocar una corrosión galvánica grave en las aleaciones de magnesio.

Diagrama esquemático de la corrosión galvánica.

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En un ambiente corrosivo que contiene cromato, sulfato, etc., cuando las aleaciones de magnesio se someten a tensiones internas y externas al mismo tiempo, las aleaciones fundidas de magnesio, especialmente las aleaciones fundidas de magnesio a base de Mg y Al, son extremadamente sensibles a la corrosión por tensión, y la existencia de corrosión por tensión reducirá en gran medida el rendimiento de servicio de los componentes.

Factores que afectan la resistencia a la corrosión de las aleaciones de magnesio
Los principales factores que afectan la resistencia a la corrosión de las aleaciones de magnesio son la composición de la aleación, la microestructura y el medio de corrosión. Al probar la velocidad de corrosión de aleaciones de magnesio con diferentes contenidos de elementos impuros como Fe, Ni y Cu, se muestra que la velocidad de corrosión de las aleaciones de magnesio disminuye drásticamente a medida que aumenta el contenido de elementos impuros, como se muestra en la figura siguiente. Estos elementos impuros tienen baja solubilidad sólida en magnesio, a menudo forman compuestos intermetálicos y forman una batería primaria con la matriz de aleación de magnesio, acelerando la corrosión de las aleaciones de magnesio.

Efecto de la fracción de masa del elemento sobre la tasa de corrosión de la aleación de magnesio
La microestructura tiene una gran influencia en el comportamiento a la corrosión de las aleaciones de magnesio. Por ejemplo, para aleaciones de magnesio solidificadas rápidamente, debido a la rápida velocidad de solidificación, la distribución de los elementos de la aleación en la matriz es relativamente uniforme, lo que mejora la resistencia a la corrosión.
Las aleaciones de magnesio muestran diferentes características de corrosión en diferentes medios corrosivos. En un ambiente seco, se forma fácilmente una película protectora gris en la superficie y no es fácil de corroer; La corrosión moderada ocurre en atmósferas rurales e industriales, pero no en la mayoría de los medios orgánicos. corroído. Las condiciones específicas de corrosión en diferentes medios son las siguientes:

Con base en el análisis anterior de los tres factores principales que afectan el comportamiento a la corrosión de las aleaciones de magnesio, la mejora de la resistencia a la corrosión de las aleaciones de magnesio se puede estudiar desde los dos aspectos siguientes:

Uno es mejorar la resistencia a la corrosión intrínseca de las aleaciones de magnesio, es decir, mejorar la resistencia a la corrosión de los materiales base optimizando la composición de la aleación y mejorando la microestructura de las aleaciones de magnesio;

El segundo es utilizar tecnología de tratamiento de protección de superficies para proteger el sustrato a través de la capa de protección de la superficie y aislar el contacto entre el medio corrosivo y el sustrato, mejorando así la resistencia a la corrosión de las aleaciones de magnesio. Esta es actualmente la tecnología más utilizada para la protección contra la corrosión de aleaciones de magnesio.

Una forma eficaz de mejorar la resistencia a la corrosión de las aleaciones de magnesio

transformación química
La tecnología de tratamiento en la que la aleación de magnesio reacciona con la solución de conversión para formar una película protectora de pasivación se denomina método de conversión química. Sus principales características son un equipamiento sencillo y de bajo coste, y es adecuado para el tratamiento de piezas complejas y de gran tamaño.

La capa de recubrimiento de conversión química se combina bien con el sustrato, tiene poros específicos y puede formar una buena combinación con la capa orgánica, y es adecuada para componentes que no requieren alta temperatura ambiental ni precisión en la calidad de la superficie. La tecnología de recubrimiento de conversión sin cromo ha recibido amplia atención, como el tratamiento con fosfato, permanganato, sal a base de vanadio, sal de metales de tierras raras y estanato. Los métodos de conversión sin cromato y sus ventajas y desventajas son los siguientes:

Anodizado
El proceso de formación de una película sobre la superficie del metal mediante electrólisis se llama oxidación anódica. La película de oxidación anódica tiene una estructura porosa de doble capa, la capa porosa más gruesa es la capa exterior y la capa densa más delgada es la capa interior. Óxido y óxido depositado juntos.

La película anodizada tiene poros grandes y distribución irregular y desigual. Si no está sellado, la resistencia a la corrosión será muy pobre. Por lo tanto, es necesario un tratamiento de sellado posterior para que sea bello y resistente a la corrosión. Como se muestra en la siguiente tabla, la solución de tratamiento contiene compuestos de cromo, que provocan una grave contaminación, por lo que poco a poco se han desarrollado procesos de anodizado respetuosos con el medio ambiente, como los fosfatos.

Oxidación por microarco
La oxidación por microarco es una técnica para el crecimiento in situ de capas cerámicas sobre superficies metálicas. Fue propuesto por primera vez por Gnterschulze y Betz a principios de la década de 1930, y científicos de varios países lo han mejorado continuamente. En comparación con las técnicas de conversión química y oxidación anódica, el espesor de la película preparada mediante oxidación por microarco es controlable y la resistencia a la corrosión y al desgaste también son mejores. Tiene amplias perspectivas de aplicación en los campos de la aeroespacial, la aviación, la maquinaria y la electrónica.

Implantación de iones y aleación de superficies.
La implantación de iones expone la superficie a un haz de partículas ionizadas, y los iones se intercalan y neutralizan en las posiciones intersticiales del sustrato para formar una solución sólida, cambiando así las propiedades de la superficie del sustrato. La implantación de iones también es una técnica eficaz para mejorar la modificación de la superficie resistente a la corrosión de aleaciones de magnesio. Una cierta dosis de iones puede inhibir la corrosión de las aleaciones de magnesio. Los elementos implantados incluyen principalmente N, O, Ti, Al y Zn.

Superficie recubierta con revestimiento anticorrosión.
Otra forma eficaz de mejorar la resistencia a la corrosión de las aleaciones de magnesio es aplicar recubrimientos resistentes a la corrosión en la superficie para aislar las aleaciones de magnesio de los medios corrosivos. En la actualidad, los revestimientos resistentes a la corrosión incluyen principalmente revestimientos orgánicos, revestimientos metálicos resistentes a la corrosión y revestimientos compuestos.

1) Recubrimiento orgánico/polímero. El recubrimiento orgánico/polímero se puede usar directamente para la protección contra la corrosión en la superficie de la aleación de magnesio, y también se puede usar como el recubrimiento protector más externo y la capa selladora de la aleación de magnesio para mejorar aún más la resistencia a la corrosión.

2) Revestimiento metálico/compuesto. El recubrimiento metálico consiste principalmente en aplicar una capa de recubrimiento metálico sobre la superficie del sustrato de aleación de magnesio mediante revestimiento no electrolítico y galvanoplastia. La investigación sobre AZ91 muestra que después del recubrimiento no electrolítico con Ni-P y Ni-P-SiC, el potencial de autocorrosión es significativamente positivo en comparación con el sustrato AZ91 (consulte la tabla a continuación), y la corriente de corrosión se reduce significativamente, lo que indica que el recubrimiento no electrolítico puede mejorar la resistencia a la corrosión de la aleación de magnesio AZ91. Resistencia a la corrosión, mientras que la adición de partículas de SiC tiene poco efecto sobre la resistencia a la corrosión.

Parámetros electroquímicos de corrosión de los recubrimientos de aleación de magnesio AZ91 en NaCl al 3,5%

Los recubrimientos compuestos exhiben una inercia química mucho mayor que los sustratos de aleación de magnesio en medios corrosivos neutros o ácidos. La preparación de una capa de recubrimiento compuesto denso sobre la superficie del sustrato de magnesio y aleación de magnesio aumentará en gran medida el potencial de corrosión del sustrato y mejorará la resistencia a la corrosión.