镁合金在大气环境中电偶腐蚀行为及规律的研究

在北京大气环境下，研究AM60镁合金和不同金属材料（碳钢、不锈钢、黄铜和铝合金）偶接的电偶腐蚀行为规律。研究表明，镁合金作为阳极发生不同程度的电偶腐蚀，通过1a的北京大气环境下的暴露试验后，AM60镁合金的电偶腐蚀效应由强到弱的顺序为：碳钢、黄铜、不锈钢和铝合金，其中镁合金与LY12铝合金偶接的电偶腐蚀效应最小。通过与其它地区室外暴晒的镁合金电偶腐蚀效应的对比，表明环境因素影响着镁合金的电偶腐蚀效应。同时阴极材料、试验时间、试样尺寸（偶接面积）和试验环境都会对镁合金电偶腐蚀效应产生影响。经1a曝晒的AM60镁合金形成了具有保护性的腐蚀产物层阻碍了腐蚀发展。北京地区高自然降尘量导致金属表面湿润时间加大，从而加速了AM60镁合金的电偶腐蚀。采用XRD方法分析表面的腐蚀产物，用金相显微镜和扫描电镜（SEM）观察试样腐蚀后的表面形貌特征和腐蚀产物的结构，并用与之相连的能谱仪分析腐蚀产物中的元素组成。     

AZ91D镁合金电偶腐蚀的扫描Kelvin探针研究

利用扫描Kelvin探针技术(SKP)研究AZ91D镁合金与316L不锈钢偶接件在盐雾试验中电偶腐蚀规律。通过在中性盐雾试验不同周期的表面腐蚀形貌的观察和伏打电位分布图的测量结果分析表明,AZ91D镁合金电偶腐蚀效应与偶接阴阳极的伏打电位差密切相关,AZ91D镁合金与316L不锈钢偶接件存在较大的电位差(约为–1.28V),其电偶腐蚀效应非常显著。在盐雾试验初始阶段,腐蚀主要发生在偶接界面AZ91D镁合金一侧,该腐蚀区域的伏打电位增加幅度较大,而316L不锈钢受到保护没有发生明显腐蚀。随着盐雾试验时间的延长,AZ91D镁合金腐蚀加快,腐蚀产物覆盖区域不断扩大,24h盐雾试验后,偶接件的平均伏打单位差由原始的–1.29V增加到–1.53V,AZ91D镁合金的电偶腐蚀效应加大。由于AZ91D镁合金在盐雾中生成的腐蚀产物对基体具有一定的保护作用,当腐蚀产物不断增加并覆盖表面,偶接件的电位差减小导致AZ91D镁合金的电偶腐蚀效应降低。     

Cu/Sn63-Pb37偶对在模拟湿热大气环境中的电化学腐蚀

针对电子装备中Cu／Sn63-Pb37偶对在模拟湿热大气环境中（40℃，95％RH）的腐蚀特性，用薄液膜下原位零阻安培表腐蚀电化学测试技术结合SEN、Fr-IR及XRD等表面分析手段，获得了电偶对的阳极电偶电流密度和电偶电位随时间的变化规律及腐蚀试样表面形貌和腐蚀产物组成的信息，阐述了Cu与sn63-Pb37之间的电偶腐蚀特征和电化学机制，并揭示了金属表面腐蚀产物膜的形成进程及其对电偶腐蚀行为的影响。结果表明，Cu作为偶对中的阳极发生腐蚀而Sn63-Pb37作为阴极受到保护，腐蚀产物对Cu表面腐蚀进程具有阻滞作用，实验后期Sn63-Pb37表面的阴极活化作用加强，并破坏其表面的稳态氧化膜促使其发生腐蚀。     

温度对AZ91D镁合金初期大气腐蚀行为的影响

采用金相显微镜、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X-射线衍射（XRD）研究温度对AZ91D镁合金初期大气腐蚀的影响,并且分析了AZ91D镁合金在不同温度的大气环境中的腐蚀形貌和腐蚀产物。试验结果表明：镁合金在20℃大气环境中的腐蚀增重随时间变化较小,30℃大气环境中的腐蚀增重在196h后加速,腐蚀428h后镁合金在30℃大气中的腐蚀增重约为20℃的2倍。20℃和30℃大气环境中的腐蚀产物主要以胞状形态生长,胞状产物表面附着大量的针状产物。随温度升高,初期腐蚀速率提高,腐蚀产物覆盖率增加。     

AM60镁合金与铜合金及铝合金偶接后的大气腐蚀行为

研究了AM60铸造镁合金与H62铜合金、LY12铝合金组成的电偶对在北京地区室外曝晒3个月和6个月后的大气电偶腐蚀行为及规律.结果表明:镁合金始终是电偶对中的阳极,当其与H62铜合金和LY12铝合金偶接时,其腐蚀速率增加1～7倍;镁合金与H62铜合金偶合后,其大气电偶腐蚀效应大于其与LY12铝合金组成的电偶对的大气电偶腐蚀效应;在6个月的实验周期内,随着曝晒时间的延长,镁合金在北京地区大气环境中的电偶腐蚀效应呈上升趋势;试样表面润湿时间短是造成AM60镁合金在北京曝晒第一个实验周期(2003.12～2004.2)的电偶腐蚀低于第二个由实验周期(2004.3～2004.5)的主要原因;北京地区高自然降尘量对镁合金电偶腐蚀将起到加速的作用.     

触变成型镁合金AZ91D在NaCl水溶液中的腐蚀行为

用失重法、金相显微镜和扫描电镜（SEM）研究了金属型铸造镁合金AZ91D和触变成型镁合金AZ91D在3．5％NaCl水溶液中的腐蚀行为与组织之间的关系。结果显示：触变成型镁合金的耐蚀性高于金属型铸造镁合金是因为微观组织的不同所致。在腐蚀初期，触变成型镁合金内层试样腐蚀速率高于表层试样，这是由于表层组织中的卢相含量高于内层组织；随腐蚀进行，腐蚀速率基本一致腐蚀主要发生在阳极（共晶α相和α相）区域，卢相作为电偶腐蚀的阴极。电偶对的腐蚀电位、相对位置和面积比是影响触变成型镁合金腐蚀速率的主要因素。     

大气环境条件下电力金属材料的电偶腐蚀研究

对由紫铜和Q235碳钢、Zn、以及304不锈钢垫圈组成的3种电偶组件在福建省16个地点进行了为期1 a的大气暴露试验,获得了3种电偶组件在不同大气环境下的腐蚀失重数据,并结合各地区的气象和环境数据、试样表面形貌以及腐蚀产物成分,对典型地区的电偶腐蚀行为进行了分析。结果表明,在大气环境下,Cu与Q235碳钢、Zn耦合后Cu为阴极,与304不锈钢耦合后Cu为阳极,电偶作用明显加速了阳极金属的腐蚀,且与大气环境有直接的关联。电偶效应规律为:γ_(Cu-Zn)γ_(Cu-Q235)γ_(Cu-304SS)。     

不同湿度的酸性红壤中Q235钢-紫铜电偶腐蚀行为研究

目的研究典型江西酸性红壤环境中,不同土壤含水量对Q235钢-紫铜电偶腐蚀行为的影响。方法将Q235钢-紫铜偶接后置于不同湿度的红壤中,采用ZRA-2型电偶腐蚀计测量电偶电流和电偶电位。每间隔一定时间取出样品称重,获得腐蚀动力学曲线。采用XRD、SEM和EDS分析腐蚀产物形貌、成分和物相组成。结果腐蚀产物主要为Fe_3O_4、Fe_2O_3和FeOOH。随着土壤含水量增加,腐蚀产物剥落越严重,样品腐蚀失重越明显。Q235钢与紫铜偶接后,电偶腐蚀效应导致碳钢腐蚀加速。土壤含水量(质量分数)分别为10%、20%和30%时,电偶腐蚀效应分别为5.70、4.30和4.08。腐蚀初期,由于表面生成腐蚀产物,电偶电流出现急剧降低。结论随着土壤含水量增加,电偶电流增加,腐蚀越严重。     

AZ91D镁合金电偶腐蚀的研究

在自来水和3.5%NaCl溶液中测试了铸造AZ91D镁合金与铝合金、锌合金、Q235碳钢和Cu偶合后的电偶腐蚀行为,研究了腐蚀环境、偶接材料和阴阳极面积比(CAAR)对铸造AZ91D镁合金电偶腐蚀行为的影响。在电偶腐蚀过程中测量溶液的pH值以及电偶腐蚀电流;用失重法计算了铸造AZ91D镁合金的电偶腐蚀速率,利用SEM观察了AZ91D镁合金的腐蚀形貌,并对腐蚀产物进行XRD分析。结果表明,AZ91D镁合金在电偶腐蚀过程中会使溶液的pH值升高,并伴有以Mg(OH)₂为主的腐蚀产物的生成;溶液中Cl^-的存在会加速AZ91D镁合金的电偶腐蚀速率;低氢过电位金属Q235碳钢和Cu对AZ91D镁合金的电偶腐蚀加速效果明显高于中氢过电位金属铝合金和锌合金,偶接材料的极化性能对AZ91D镁合金的电偶腐蚀速率有较大影响。同时,大的阴阳极面积比会加速AZ91D镁合金的电偶腐蚀速率,且AZ91D镁合金的电偶腐蚀电流随阴阳极面积比的增大而呈线性增长趋势。     

异种金属偶接在高温高酸性环境中的电偶腐蚀行为

模拟150℃,H_2S分压1.0 MPa,CO_2分压1.5 MPa,Cl~-质量浓度200 000mg/L的高温高酸性腐蚀环境,采用高温高压电化学测试技术和浸泡腐蚀试验,研究了镍基合金718分别与低合金钢35CrMo、20CrMnTi和铝合金2A12偶接后的电偶腐蚀行为,并利用扫描电子显微镜(SEM)与X射线能谱仪(EDS)对腐蚀试样的表面形貌及腐蚀产物成分进行分析。结果表明:在模拟高温高酸性工况下,与镍基合金718偶接后金属的电偶腐蚀速率与两偶接材料的电位差呈正相关,而异种金属偶接对腐蚀产物和腐蚀机理没有明显影响。在高酸性腐蚀环境中使用的井下工具结构在设计时应避免电位差过大的镍基合金718-铝合金2Al2异金属发生偶接。     

模拟大气环境中加速镁合金电偶腐蚀的研究

研究了压铸镁合金AZ91D分别与黄铜、铝合金、316L不锈钢和A3钢组成的电偶在模拟的大气环境即盐雾和湿热的加速腐蚀试验中的电偶腐蚀行为及规律.结果表明:在此气相环境中，镁合金腐蚀倾向显著;多种因素可以加速镁合金的电偶腐蚀；盐雾实验中，盐的浓度、大阴极小阳极的面积比以及阴极材料相对于镁阳极的尺寸是加速镁合金电偶腐蚀的重要因素.      

Corrosion of magnesium alloys in commercial engine coolants

A number of magnesium alloys show promise as engine block materials. However, a critical issue for the automotive industry is corrosion of the engine block by the coolant and this could limit the use of magnesium engine blocks. This work assesses the corrosion performance of conventional magnesium alloy AZ91D and a recently developed engine block magnesium alloy AM‐SC1 in several commercial coolants. Immersion testing, hydrogen evolution measurement, galvanic current monitoring and the standard ASTM D1384 test were employed to reveal the corrosion performance of the magnesium alloys subjected to the coolants. The results show that the tested commercial coolants are corrosive to the magnesium alloys in terms of general and galvanic corrosion. The two magnesium alloys exhibited slightly different corrosion resistance to the coolants with AZ91D being more corrosion resistant than AM‐SC1. The corrosivity varied from coolant to coolant. Generally speaking, an organic‐acid based long life coolant was less corrosive to the magnesium alloys than a traditional coolant. Among the studied commercial coolants, Toyota long life coolant appeared to be the most promising one. In addition, it was found that potassium fluoride effectively inhibited corrosion of the magnesium alloys in the studied commercial coolants. Both general and galvanic corrosion rates were significantly decreased by addition of KF, and there were no evident side effects on the other engine block materials, such as copper, solder, brass, steel and aluminium alloys, in terms of their corrosion performance. The ASTM D 1384 test further confirmed these results and suggested that Toyota long life coolant with 1%wt KF addition is a promising coolant for magnesium engine blocks.     

Comparison of corrosion behaviors of AZ31, AZ91, AM60 and ZK60 magnesium alloys

The corrosion behaviours of four kinds of rolled magnesium alloys of AZ31, AZ91, AM60 and ZK60 were studied in 1 mol/L sodium chloride solution. The results of EIS and potentiodynamic polarization show that the corrosion resistance of the four materials is ranked as ZK60＞AM60＞AZ31＞AZ91. The corrosion processes of the four magnesium alloys were also analyzed by SEM and energy dispersive spectroscopy(EDS). The results show that the corrosion patterns of the four alloys are localized corrosion and the galvanic couples formed by the second phase particles and the matrix are the main source of the localized corrosion of magnesium alloys. The corrosion resistance of the different magnesium alloys has direct relationship with the concentration of alloying elements and microstructure of magnesium alloys. The ratio of the β phase in AZ91 is higher than that in AZ31 and the β phase can form micro-galvanic cell with the alloy matrix, as a result, the corrosion resistance of AZ31 will be higher than AZ91. The manganese element in AM60 magnesium alloy can form the second phase particle of AlMnFe, which can reduce the Fe content in magnesium alloy matrix, purifying the microstructure of alloy, as a result, the corrosion resistance of AM60 is improved. However, due to the more noble galvanic couples of AlMnFe and matrix, the microscopic corrosion morphology of AM60 is more localized. The zirconium element in ZK60 magnesium alloy can refine grain, form stable compounds with Fe and Si, and purify the composition of alloy, which results in the good corrosion resistance of ZK60 magnesium alloy.     

镁、铝合金间的连接腐蚀行为及不同表面处理的保护效果研究

按照GB/T10125-1997《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》试验标准,采用对比试验,对镁合金与铝合金连接的腐蚀行为进行研究。结果表明:由于镁合金电极电位低于铝合金,因此,镁合金与铝合金连接后,置于含NaCl的腐蚀气氛时,发生电偶腐蚀,加速了镁合金的全面腐蚀;当对镁合金进行适当的表面处理后,腐蚀明显减少,且有电偶腐蚀效应大大减小;在两种表面处理工艺的对比中,微弧氧化处理效果较佳。     

固溶处理对铸造AM50镁合金腐蚀力学性能的影响

研究了铸造AM50镁合金固溶处理后的组织及腐蚀力学性能的变化规律。结果表明,固溶处理后,由于大量Al固溶进α-Mg中,AM50镁合金相组成主要为α-Mg固溶体。此外,固溶处理没有改变AM50镁合金的断裂机制,仍为准解理断裂。受最大蚀坑深度和固溶强化理论影响,在腐蚀时间为24 h前,镁合金固溶处理后的腐蚀剩余强度高于铸态;而在72 h至336 h之间,固溶处理后的镁合金剩余强度低于铸态;在432 h时,固溶处理后的合金剩余强度重新高于铸态合金。铸态和固溶处理后AM50镁合金的腐蚀速率均呈现出先大后小的规律,这种现象主要由镁合金在NaCl溶液中的腐蚀原理决定的。     

半固态工艺制备纳米SiC颗粒增强AM60镁合金的研究

使用半固态复合工艺,制备了纳米SiC颗粒增强AM60镁合金材料。利用光学显微镜、布氏硬度计和MTS材料试验机等设备研究了纳米SiC颗粒对镁合金的显微组织、力学性能和硬度的影响。结果表明,在镁合金中添加纳米SiC颗粒能够细化其组织,提高材料的综合力学性能。当纳米颗粒加入量(体积分数)为0.1%时,镁合金的综合性能达到最好,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别较未添加纳米颗粒的镁合金提高了56.9%、19.2%和69.3%,其硬度和冲击功也分别提高了16.4%和18.8%。同时,探讨了纳米SiC颗粒对镁合金的强韧化机理。