本文關(guān)鍵詞：純鎂及鎂合金大氣腐蝕和化學(xué)氧化工藝研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

純鎂及鎂合金大氣腐蝕和化學(xué)氧化工藝研究
鎂合金具有比強(qiáng)度高、減震性能好、易于壓鑄成型和可回收等優(yōu)良的綜合性能，逐漸受到交通工具和電子通訊器材等行業(yè)的青睞，被認(rèn)為是21世紀(jì)最富有開發(fā)和應(yīng)用潛力的“綠色材料”。但是，耐蝕性問題一直制約著鎂合金的大量使用。目前關(guān)于變形鎂合金腐蝕行為的報(bào)道較少，對其腐蝕機(jī)理研究不夠深入。同時(shí)，鎂合金化學(xué)氧化技術(shù)中，鉻酸鹽化學(xué)氧化工藝存在廢液處理成本高和污染環(huán)境等問題。而無鉻處理工藝目前還不夠成熟，處理液壽命短，氧化膜耐蝕性不夠理想，能耗高，工藝復(fù)雜。因此，研究變形鎂合金的腐蝕機(jī)理，開發(fā)高效、低毒、環(huán)境友好的化學(xué)氧化處理工藝成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)之一。本文對AZ31鎂合金和純鎂暴露在大連地區(qū)海洋性氣候中的腐蝕行為進(jìn)行研究，同時(shí)進(jìn)行室內(nèi)模擬暴露實(shí)驗(yàn)和薄層液膜電化學(xué)檢測，探討了大氣污染物對AZ31鎂合金和純鎂腐蝕規(guī)律的影響。采用掃描電鏡(SEM)、電子能譜(EDX)、電子探針(EPMA)以及X射線光電子能譜儀(XPS)等檢測技術(shù)對表面腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行分析。400d的室外暴露實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，兩種試樣表面覆蓋一層深灰色的腐蝕產(chǎn)物膜，AZ31鎂合金表面腐蝕產(chǎn)物膜較純鎂光滑、致密，腐蝕程度較輕。去除腐蝕產(chǎn)物后發(fā)現(xiàn)，試樣表面腐蝕輕微的區(qū)域形成了一些孤立的“小島”，“小島”之間出現(xiàn)較深的蝕坑。AZ31鎂合金和純鎂腐蝕面積分別占各自總面積的42.3％和65.0％。AZ31鎂合金表面腐蝕產(chǎn)物主要由MgO、Mg(OH)_2、Al(OH)_3、Al_2O_3以及鎂和鋁的碳酸鹽，硫酸鹽和氯化物所組成，純鎂腐蝕產(chǎn)物與AZ31鎂合金基本相同，但不含Al元素。圖像法統(tǒng)計(jì)腐蝕面積后擬合的AZ31鎂合金和純鎂腐蝕動力學(xué)遵循指數(shù)關(guān)系，動力學(xué)方程分別為H_(AZ31)=0.403×t~(0.653)，H_(pMg)=0.549×t~(0.665)。室內(nèi)模擬暴露實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，表面沉積NaCl、Na_2SO_4和NaNO_3后，AZ31鎂合金和純鎂發(fā)生明顯的局部腐蝕。隨著表面鹽沉積量的增加，腐蝕速度加快。NaCl、Na_2SO_4和NaNO_3對鎂合金侵蝕性強(qiáng)度排序?yàn)镹aCl＞Na_2SO_4＞NaNO_3。薄層電解液中含有NaCl、Na_2SO_4和NaNO_3時(shí)的電化學(xué)測試表明，隨著試樣表面液層厚度的減薄，腐蝕產(chǎn)物的沉積速度加快導(dǎo)致腐蝕產(chǎn)物膜變得粗糙、疏松；液膜越薄，局部腐蝕越易發(fā)生。液膜較薄時(shí)，三種電解液中R_f和R_(ct)大小順序?yàn)镹aNO_3＞Na_2SO_4＞NaCl，表明其侵蝕性強(qiáng)度順序?yàn)镹aCl＞Na_2SO_4＞NaNO_3，驗(yàn)證了室內(nèi)模擬暴露實(shí)驗(yàn)檢測結(jié)果。此外，NaNO_3的液膜下，液膜厚度變化對鎂合金極化行為的影響較NaCl和Na_2SO_4液膜下顯著，這是由于陰極過程除了生成氫氣外，還產(chǎn)生NO_3~-的去極化反應(yīng)所致。開發(fā)了一種KMnO_4-REMS化學(xué)氧化工藝，AZ91、AM60、AZ31鎂合金以及純鎂經(jīng)該工藝氧化處理后，獲得的氧化膜質(zhì)量優(yōu)于磷酸鹽處理等典型的無鉻鎂合金化學(xué)氧化處理工藝，與傳統(tǒng)鉻酸鹽處理工藝相當(dāng)。經(jīng)KMnO_4-REMS工藝氧化后，鎂合金表面氧化膜層呈網(wǎng)狀微裂紋結(jié)構(gòu)，氧化膜厚度約為10μm，膜層的主要成分為CeO_2、MnO和MnO_2，還有少量MgO、Mg(OH)_2以及鋁的化合物。鎂合金表面的KMnO_4-REMS氧化膜具有三層結(jié)構(gòu)，，最內(nèi)層是鎂和鋁的氧化物和氫氧化物，中間層則主要由錳的氧化物組成，表層沉積了鈰的氧化物。氧化膜表面的網(wǎng)狀微裂紋結(jié)構(gòu)在氧化過程中形成，由鎂合金結(jié)構(gòu)和化學(xué)氧化處理后干燥過程中氫氧化物脫水所造成。為了解決氧化液存在的環(huán)境污染問題，本文對環(huán)保無毒的植酸氧化液在鎂合金表面化學(xué)氧化工藝中的應(yīng)用進(jìn)行研究。發(fā)現(xiàn)植酸氧化液的最佳pH值范圍為9～10，在AZ91、AM60、AZ31鎂合金以及純鎂表面形成的氧化膜透明、光亮，膜層致密、均勻。經(jīng)植酸處理后，在0.05mol·L~(-1)的NaCl溶液中耐蝕性能測試結(jié)果表明，鎂及鎂合金腐蝕電位升高，極化電流密度減小，電化學(xué)性能得到改善；化學(xué)浸泡8h未見腐蝕，耐蝕性能得到提高。植酸處理液在鎂合金表面形成的氧化膜含有Mg、Al、Zn、O、P和C元素，膜的組成為植酸的鎂鹽和鋁鹽，以及鎂和鋁的氧化物和氫氧化物。植酸在鎂合金表面發(fā)生化學(xué)吸附，形成一層致密的有機(jī)保護(hù)膜，膜層有效地阻滯活性離子向基體表面擴(kuò)散，隔離基體與腐蝕介質(zhì)，從而抑制鎂合金腐蝕。

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