镁合金阳极的析氢、效率与电偶腐蚀放大效应

为了解决镁工程应用公认的主要障碍——电偶腐蚀,探明镁合金固有的负差数效应导致的阳极溶解异常放大和阳极析氢现象,本文通过阳极化镁的析氢速率、镁丝阵列电极、材料表面微观技术的测量,以及部分膜单价镁离子机制的理论推导和分析,发现阳极析氢对镁的"负差数效应"和电偶腐蚀有极强的加速作用;电极表面的微电偶并非强阳极极化条件下镁阳极效率低的根本原因;锌离子的"次生效应"对镁阳极过程有一定的抑制作用;镁表面膜的保护性是决定阳极析氢、电流效率、电偶腐蚀放大效应的关键因素.     

金属镁电化学腐蚀阳极析氢行为研究进展EI北大核心CSCD

金属镁在水溶液中的阳极极化行为与金属腐蚀电化学理论相悖,表现出阳极析氢行为,而且析出的氢气量随着阳极极化电压的升高而增大。这种被称为"负差数效应"的现象一直是金属镁腐蚀电化学研究的热点。本文首先详述了"负差数效应"的内涵和本质,随后综述了揭示"负差数效应"机理的假设和理论,最后分析了当前的假设和理论存在的有关假设无法实验验证、理论无法自洽等问题。指出了未来研究的侧重点是通过原位电化学技术、修正电化学参数等方向上揭示阳极析氢行为的机理,以期完善金属腐蚀理论。     

镁合金的腐蚀与防护研究进展

综述了镁合金的腐蚀现状包括腐蚀机理、腐蚀类型和负差数效应,总结了提高镁合金耐腐蚀性能的途径,并提出了进一步的研究与开发方向.     

镁合金的腐蚀与防护

综述了镁合金的腐蚀行为与防护现状,包括腐蚀机理,腐蚀形态,负差数效应以及防护措施和发展趋势。     

GW93镁合金点蚀过程的原位监测及点蚀机制

镁合金作为最轻的金属结构材料有很多优异性能,但镁自身化学性质活泼,耐蚀性差,尤其易发生点蚀,破坏性和隐患性非常大。若想降低点蚀对镁合金部件安全服役性能的影响,就需要对镁合金点蚀机制有清楚的认识。然而,适用于其他金属材料的经典的点蚀机制是以形成氧浓差电池为基础,阴极发生的是氧还原反应,而镁合金阴极发生的是析氢反应,因此镁合金的点蚀形成过程尚需深入研究。采用扫描振动电极技术(SVET)原位监测了铸态GW93镁合金在3. 5%NaCl(质量分数)溶液中的点蚀过程,采用SEM观察了腐蚀过程镁合金微观形貌变化,采用电流-时间曲线对比了阴阳极电位对点蚀发展的影响。研究结果表明,点蚀坑外是微阴极,发生析氢反应,点蚀坑内是微阳极,发生镁的溶解反应,随着时间增加,点蚀发展过程是动态变化的。镁合金中第二相所导致的微电偶腐蚀加速效应及氯离子在腐蚀坑内的聚集,两者的协同作用驱动了点蚀不断向基体内部生长。     

镁合金腐蚀机理方面的研究进展

本文综述了镁合金腐蚀机理方面的研究，同时提出防止腐蚀的一些措施和建议，从而为改善镁合金在工程中的耐蚀性，设计新合金提供理论基础。     

T6处理对AZ63镁合金在模拟海水中耐蚀性的影响

为研究热处理工艺对合金耐腐蚀性的影响,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、析氢失重以及多种电化学测试等方法研究了经T6处理(固溶处理+人工时效)的AZ63镁合金在模拟海水中的腐蚀行为。结果表明:T6处理(固溶处理+人工时效)镁合金第二相沿晶界呈网状分布,与铸态镁合金相比氢气析出多、腐蚀速度快,并有点蚀产生;T6处理(固溶处理+人工时效)改变了镁合金的组织结构以及分布,增大了稳定相第二相与基体相的接触,降低了合金的耐蚀性。     

时效对Mg-9Gd-4Y-1Nd-0.6Zr镁合金强度和耐蚀性的影响

为获得高强耐蚀的Mg-9Gd-4Y-1Nd-0.6Zr合金,采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和电化学方法等分析了时效工艺对该合金强度和耐蚀性的影响。结果表明峰值时效合金强度很高但耐蚀性差,晶界析出相粗大且分布连续,在腐蚀溶液中镁合金由于析氢,晶界处很容易形成腐蚀通道。同时纳米尺寸的析出相和镁基体微电偶腐蚀很严重。过时效状态合金强度变化不大但耐蚀性显著增强,过时效样品晶内析出相粗大,晶界析出相分布不连续,腐蚀产物在其表面堆积导致腐蚀通道被堵塞,从而使合金耐蚀性显著提高。     

生物医用镁合金材料的应用及耐蚀性研究进展

镁合金具有良好的力学性能,与人体生物相容性好,尤其是在人体内具有可生物降解的特点,是一种非常有前途的可降解生物医用金属材料.综述了镁和镁合金作为可降解生物医用材料的优越性和存在问题,生物医用镁合金的国内外研究现状,镁和镁合金的腐蚀机理及腐蚀类型,总结了当前用于提高生物医用纯镁和镁合金耐蚀性的方法,并对生物医用镁合金体内体外耐蚀性能进行了比较,展望了可降解生物医用材料的未来发展前景和研究方向.     

镁合金海水电池阳极材料电化学性能研究进展

镁及镁合金以其低密度、高电化学活性、高比容量等优点成为优异的海水电池阳极材料,自20世纪40年代以来备受关注.镁合金作海水电池阳极材料常用于Mg/C海水溶解氧电池及Mg/AgCl、Mg/PbCl或Mg/CuCl海水激活电池.目前常见的镁合金海水电池阳极材料体系为Mg-Al-Zn、Mg-Hg-Ga及Mg-Al-Pb系,此类材料能够满足大部分海下工作设备尤其是小功率用电设备的用电需求.然而,对海下大功率用电设备(如鱼雷等)而言,镁海水电池仍存在一些亟待解决的问题,如由于负差数效应、放电产物膜钝化、电压滞后及粒子脱附等问题导致电池阳极利用率低、放电活性下降.目前提高镁合金阳极材料放电性能的思路主要为合金化、改变加工工艺及微观组织特征三个方面.常见海水电池用镁合金阳极材料合金化元素Al、Zn、Hg、Ga、Pb、In、Sn等通过改变合金微观组织特征调控合金的电化学性能,取得了显著的成果;加工工艺(如均匀化热处理、挤压、轧制后退火等)通过均匀合金微观组织、细化晶粒尺寸、破碎粗大第二相粒子、减少塑性变形导致的晶内缺陷以减少析氢副反应、提高阳极利用率;微观组织如杂质及成分均匀性、第二相粒子、晶粒尺寸、织构及放电产物膜等对镁合金阳极放电性能的影响视其特征而定.本文归纳了近年来镁及镁合金作海水电池阳极材料时电化学性能提升方面的研究进展,分别从合金化、加工工艺及微观组织特征三个方面综述了镁合金电化学性能的影响因素及其作用机理,分析了镁合金海水电池阳极材料电化学性能存在的问题及其应用前景,以期为提高镁合金阳极材料放电性能及发展镁合金海水电池提供参考.     

合金元素Nd对AZ系镁合金牺牲阳极材料耐腐蚀和电化学性能的影响

目前,关于稀土元素Nd对镁合金阳极耐腐蚀性和电化学性能影响的报道较少。向AZ31和AZ63镁合金中加入稀土元素Nd,测试了AZ31和AZ63镁合金加入Nd元素前后在3.5%NaCl溶液中的静态析氢腐蚀速率、失重腐蚀速率、极化曲线和电流效率,观察了镁合金试样的显微组织与腐蚀形貌;研究了合金元素Nd对AZ31、AZ63镁合金牺牲阳极的耐腐蚀与电化学性能的影响。结果表明:合金元素Nd的加入能使AZ31、AZ63镁合金晶粒细化、组织均匀,自腐蚀速率降低、电流效率提高;加入Nd元素后,AZ31,AZ63镁合金的阳极极化没有明显增加。     

合金元素对镁合金耐腐蚀性能影响的研究进展

镁及其合金作为最轻的金属结构材料,在产品轻量化方面具有巨大的应用潜力.然而,金属镁具有较强的腐蚀敏感性,且表面形成的氢氧化镁膜疏松多孔,几乎无保护性,这导致其应用受到限制.如何提高镁的耐腐蚀性已经成为制约其应用的世界性难题.合金化是从根本上改善镁合金耐蚀性的方法之一.基于此,本文从合金元素对镁腐蚀行为的影响出发,阐述纯镁的腐蚀机理和合金元素对镁合金腐蚀性能的影响机制,归纳合金元素对镁合金所产生的保护机制及其相应特征,这可以为开发新型镁合金和改善镁合金的耐蚀性提供一定的借鉴.此外,本文有助于更好地理解镁合金腐蚀行为.目前,还没有一种镁合金能像铝合金或不锈钢一样具有较好的耐蚀性,因此耐蚀镁合金的开发还需要进一步研究.本文为镁合金中元素之间的交互关系提供理论基础,可对新型耐蚀镁合金的开发提供思路.元素之间的协同作用会对新型耐蚀镁合金设计、工艺及性能有较大影响,随着研究的深入,期望构建出类似"不锈钢"的新型耐蚀镁合金.     

镁合金应力腐蚀机理及其影响因素分析

对近期国内外有关镁合金应力腐蚀的测试以及机理研究结果进行了分析,从腐蚀过程及动力学特征的双重角度分析了单纯电化学模式的不合理性,阐述了"化学引发-机械断裂","氢致开裂-机械断裂"两段式理论的主要观点.对影响镁合金应力腐蚀敏感性及可能导致其应力腐蚀开裂的各项因素进行了综合性讨论.指出了应力腐蚀机理研究亟待解决和应注意的问题.     

镁合金在NaCl溶液中的腐蚀电化学行为

为了提高镁合金材料的耐蚀性能,用电化学方法对比研究了AZ31,AZ61和AZ91镁合金在3.5%NaCl溶液中的电化学行为及缓蚀剂亚硝酸钠(NaNO2)对AZ61腐蚀电化学行为的影响。结果表明:3种镁合金的腐蚀速度大小依次为AZ31>AZ61>AZ91,其中AZ31的活化性能最高;NaNO2能抑制AZ61的析氢腐蚀速度,腐蚀表面较均匀,腐蚀电流密度J corr降低,腐蚀电位E corr发生正移;NaNO2属于阳极型缓蚀剂,其含量为2.0%时,对AZ61的缓蚀率高达85.1%。     

镁及镁合金腐蚀最新研究进展

镁的平衡电位非常低，耐蚀性差，长期以来阻碍了镁及镁合金的应用，对近十年来国内外关于镁及镁合金的腐蚀行为以及表面防腐技术的研究进行了综述。     

不同表面处理工艺压铸镁合金涂层耐蚀性研究

为了研究不同表面处理工艺下压铸镁合金涂层的抗腐蚀性能,通过浸泡腐蚀和电化学腐蚀的方法,比较了微弧氧化和无铬化学氧化等表面处理试样的耐蚀性.结果表明,无铬化学氧化和微弧氧化处理能显著提高镁合金表面耐蚀性,而以微弧氧化处理更优;且两种处理方法覆盖层对孔洞、裂纹不敏感.根据交流阻抗图谱,拟合得到了微弧氧化、无铬化学氧化和未处理三种试样电化学腐蚀时体系的等效电路,拟合结果与实测结果吻合.XRD分析表明这两种处理方法得到的覆盖层中主体相均为Mg3Al2Si3O12等含硅的尖晶石型氧化物和Mg0.36Al2.44O4、MgAl2O4等不含硅的镁、铝复合氧化物,有利于提高镁合金耐蚀性.     

镁合金的腐蚀特性及耐蚀性研究

镁的化学性质活泼,平衡电位很低,导致镁及镁合金的耐蚀性很差.耐蚀性差是阻碍镁合金广泛应用的主要原因之一.介绍了镁合金的腐蚀特性及影响镁合金耐蚀性的因素,综述了提高镁合金耐蚀性的研究进展.     

镁合金的应力腐蚀开裂:机理、影响因素、防护技术

随着节能、环保要求的日益提高,环境友好型结构材料的开发及应用受到越来越高的关注。镁合金由于对环境污染小、可回收利用率高等优点而极受世人青睐,成为21世纪最具发展前景的商用轻质材料,被广泛应用于航空航天、计算机、通讯等工业领域。然而,镁合金在应用过程中暴露出许多问题。由于镁活泼的化学性质导致镁合金在服役环境下极易受到腐蚀,例如在潮湿大气、海洋、含硫气氛中都能使镁合金发生点蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀等,使得镁合金结构件的整体或局部受到破坏。特别是在腐蚀和外力的双重作用下,镁合金将发生应力腐蚀开裂,导致结构件发生脆断。近年来,由于镁合金应力腐蚀开裂引起的结构失效案例逐年上升,造成了巨大的经济损失。目前,关于镁合金应力腐蚀开裂的研究主要集中于机理、影响因素和防护措施等方面。国内外学者相关研究表明,镁合金应力腐蚀开裂的机理总体上主要分为阳极溶解和氢脆两种理论,其中滑移溶解和氢局部增塑分别为两种理论的主流观点。但由于镁合金材料、服役环境的多样性以及力学、电化学腐蚀行为的复杂性,现有理论机理缺乏普遍适用性,且部分缺少直接实验验证,急需进一步系统研究。镁合金抗应力腐蚀性能受到镁合金服役环境、镁合金本身的加工工艺以及镁合金中的合金元素等诸多因素的影响。因此,依据应力腐蚀机理,结合影响因素,通过合理添加合金元素开发出新的镁合金,镁合金表面激光冲击改性或表面涂层,镁合金热处理、变质处理等方法都能够很好地降低镁合金应力腐蚀开裂的敏感性。特别是添加稀土元素,例如铒、铈等,能够使得镁合金组织优化,且能形成新的稀土相,对降低其应力腐蚀开裂敏感性的效果显著。本文系统归纳了镁合金应力腐蚀开裂的研究进展,分别对镁合金应力腐蚀开裂机理、影响因素以及其防护措施进行了论述,着重介绍了近十年来国内外的相关研究成果,并提出了镁合金应力腐蚀开裂领域未来的研究方向以及亟待解决的问题。     

塑性成形方法对镁合金耐蚀性的影响及展望

随着镁合金产业的快速发展,如何通过塑性成形方法提高镁合金的耐蚀性成为了重要课题。镁及其合金因具有低密度、高比强度和较好的回收性等优点而受到广泛关注,然而室温变形能力和耐腐蚀性能差等缺点是其广泛应用的瓶颈。在总结镁合金腐蚀特点及面临问题的基础上,综合分析了国内外塑性成形方法对镁合金腐蚀领域的相关研究,综述了不同加工成形方法在提高镁合金耐蚀性应用方面的进展,从腐蚀机理和工艺参数2个方面进行了讨论。介绍了不同塑性成形方法对镁合金耐蚀性的影响机制,其中包括挤压–ECAP、超声滚压处理、等通道转角挤压、热轧处理、触变成形、板材挤压、板材轧制、交叉轧制、异步轧制和异步交叉轧制、压铸、快速凝固、搅拌摩擦焊、增材制造、喷丸等。从成分分布、析出相等微观角度阐述了影响镁合金腐蚀行为的机制,指出了塑性成形方法在提高镁合金耐蚀行为方面存在的问题,为提高镁合金的耐蚀性提出建议。     

MB8镁合金化学转化膜的耐蚀性能

通过化学氧化工艺在MB8镁合金表面制备了化学转化膜,研究了氧化液种类、浓度对镁合金及表面转化膜的电化学腐蚀行为的影响,用扫描电镜观察了表面转化膜电化学腐蚀前后的微观形貌,用电化学分析系统测试了不同溶液中的塔菲尔极化曲线,并对MB8镁合金的氧化及电化学腐蚀行为进行了分析.结果表明,经1.5 min处理可以得到防护性能较好的氧化膜层,在0.5 mol/L H2SO4、0.5 mol/L NaOH和3.5%NaCl溶液中,带氧化膜镁合金的耐蚀性都比镁合金基体的耐蚀性好.