镁合金在大气环境下腐蚀与防腐蚀方法研究现状

镁合金是应用范围越来越广泛的轻金属材料,但是由于镁及镁合金本身的物理性能,腐蚀问题成为阻碍镁合金推广及应用的一个重要问题。镁合金在大气中的腐蚀主要取决于大气的湿度与污染程度,腐蚀形成的氧化膜疏松使腐蚀加剧,并且会阻碍表面处理的进行。为了拓宽镁合金的应用领域,其腐蚀问题成了一个研究热点,一方面是从镁合金材质的本身着手,开发更耐腐蚀的镁合金,另一方面就是进行适当的表面处理。     

镁合金磷化工艺及耐蚀性研究

采用磷酸盐体系对镁合金表面进行磷化处理,并对磷化配方进行优化．利用扫描电镜（SEM）观察膜层形貌,用极化曲线方法对不同工艺下得到的磷化膜进行耐腐蚀性能分析．结果表明,镁合金表面经过优化配方处理后,磷化膜均匀、细小、致密,膜层主要由锰的磷酸盐构成,富含氧、磷、锰等元素,完全不合Mg和Al．优化配方磷化后的镁合金表面在3．5％NaCl溶液中浸泡24h,耐腐蚀性能显著提高,并确定了最佳工艺条件为：温度60℃、时间60min、pH值3．     

镁合金表面超疏水性的构建及耐腐蚀性分析

为了改善传统镁合金表面较差的耐腐蚀性能,对镁合金表面依次进行硫酸刻蚀处理和电沉积处理,并采用扫描电子显微镜、接触角测量仪和电化学测试系统研究其表面形貌、疏水性和耐腐蚀性的变化.扫描电子显微镜的结果表明,硫酸刻蚀-电沉积法在镁合金表面构建了一种微米-纳米多级复合结构,降低了表面能.接触角测量结果表明,制备的镁合金表面水滴静态接触角可达160°,显示出优异的超疏水性和低黏附性.电化学测试结果表明,与未处理的镁合金表面相比,硫酸刻蚀-电沉积法制备的镁合金表面的腐蚀电位提高了95 mV,对应的腐蚀电流密度和腐蚀速率均降低了1～2个数量级,表面腐蚀程度明显降低,说明这种镁合金表面具有良好的耐腐蚀性能.     

钕对镁合金电偶腐蚀电流密度及分布的影响

气体保护条件下,通过向镁合金熔体中加入Mg-Nd中间合金的方法制备出不同稀土Nd含量的改性镁合金Mg-9Al-1Zn-xNd(AZ91Nd).采用电偶腐蚀、腐蚀电化学、X射线光电子谱(XPS)等方法研究了AZ91Nd镁合金在电偶腐蚀过程中的电流密度和分布的变化规律.电化学分析表明,在腐蚀过程中,镁合金腐蚀产物膜中含有一定量的Nd2O3,提高了AZ91Nd镁合金的自腐蚀电位和极化阻抗.腐蚀实验表明,Nd能够降低镁合金电偶腐蚀电流密度,促进电偶腐蚀电流在阳极表面均匀分布,抑制了局部腐蚀,提高了镁合金的抗电偶腐蚀性能.AZ91Nd耐蚀性提高的主要原因在于:Nd2O3提高了腐蚀产物膜的致密性导致合金的腐蚀电位和极化阻抗增加.     

AZ91D镁合金在不同电解液体系中的微弧氧化行为

在3种不同电解液体系中,对AZ91D镁合金表面分别进行微弧氧化处理而得到氧化物陶瓷膜,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对其表面形貌和相组成进行分析,利用划痕仪测试氧化膜与镁合金基底的结合强度,并用电化学工作站分析氧化膜在模拟人体体液中的腐蚀性能.结果表明:在不同电解液体系中所获氧化膜的表面结构和组成不同;随着氧化时间的延长,微弧氧化涂层与基底的结合力先逐渐增加而后趋缓;微弧氧化处理可明显提高AZ91D镁合金的耐腐蚀性能.     

超声表面滚压协同提高铸态AZ91镁合金的力学和腐蚀性能

镁合金具有低密度、高比强度等优势,是轻量化应用的优异结构材料。然而,相对于已经大规模工业应用的钢铁、钛合金和铝合金,镁合金铸件易腐蚀、绝对强度低、室温塑性差,成为限制其工业化应用的瓶颈。本文旨在采用超声表面滚压对铸态AZ91镁合金进行表面纳米化处理,以提高其力学性能和耐腐蚀性能。结果表明超声表面滚压在铸态AZ91镁合金表面制备出梯度纳米结构和光滑表面（Ra 0.036 μm）。超声表面滚压使得AZ91铸态镁合金样品的屈服强度和抗拉强度分别提高了55%和50%,表面硬度提高了24%,而断裂延伸率没有显著下降。超声表面滚压的AZ91镁合金样品在3.5wt% NaCl水溶液中具有良好的耐腐蚀性。与未处理样品相比较,浸泡1 h后超声表面滚压处理样品的腐蚀电流密度降低63%,浸泡24 h后腐蚀电流密度降低25%。强度和硬度的提高主要来源于梯度纳米结构,而腐蚀性能的提高主要源于表面纳米结构、光滑表面和残余压应力。     

医用可降解镁合金表面磷酸盐涂层研究进展

综述了医用镁合金表面磷酸盐涂层的制备工艺和特点,主要介绍了医用镁合金表面几种Ca-P(包括二水磷酸氢钙、磷酸三钙和羟基磷灰石)转化涂层及其(F、Sr和Ce)元素掺杂涂层的腐蚀性能和生物学特性,并简要提出了医用可降解镁合金表面磷酸盐转化膜工艺涉及的环境、工艺稳定性问题和研发策略。     

镁合金表面复合膜的制备及其耐蚀性

利用溶胶凝胶技术在镁合金微弧氧化膜表面制备SiO2溶胶凝胶膜形成复合膜层.通过扫描电镜和能谱测试,分析膜层的表面形貌和成分.采用动电位极化曲线测试研究不同条件下复合膜的电化学性能.研究结果表明:SiO2溶胶凝胶膜的最佳沉积条件为浸涂次数3次,浸泡时间1 min,干燥温度80～100℃,干燥时间8h,固化温度170℃,固化时间1h.溶胶凝胶膜能够有效地封闭镁合金表面微弧氧化膜的微孔,形成均匀且较为致密的复合膜层.动电位极化曲线结果表明:复合膜比微弧氧化膜和镁合金基体具有更正的腐蚀电位(Ecorr)、更低的腐蚀电流密度(icorr)和更大的线性极化电阻(Rp),说明微弧氧化镁合金沉积溶胶凝胶膜后耐腐蚀性能有显著地提高,复合膜对AZ91D镁合金具有良好的防腐蚀作用.     

AZ91D镁合金在含植酸NaCl溶液中的腐蚀行为

植酸是从植物中提取的1种环保的化工原料,但其应用范围仍然有限．为探索植酸对镁合金在氯化钠溶液中腐蚀的作用及植酸对镁合金腐蚀的抑制作用,采用失重法及表面分析技术,研究了AZ91D压铸镁合金在不同pH值下1％植酸、0．5％NaCl溶液中的腐蚀行为．不论失重实验还是扫描电子显微镜观察及能谱分析结果都表明,植酸对AZ91D镁合金在NaCl溶液的腐蚀具有明显的抑制作用。这种抑制作用是植酸和镁合金表面形成了化学转化膜等方式抑制．这层膜有效地阻止了侵蚀性阴离子Cl对镁合金的腐蚀．     

304不锈钢在西沙海洋大气环境中的腐蚀行为

采用扫描电镜、能谱、电化学阻抗谱和拉曼光谱等分析测试手段,研究了西沙群岛苛刻海洋大气环境下,经过不同时间暴露后304不锈钢的腐蚀行为和机理.304不锈钢在西沙大气暴露后的腐蚀类型主要是以局部腐蚀的点蚀为主,腐蚀产物主要由β-FeOOH、γ-Fe₂O₃和Fe₃O₄组成.随暴露时间的延长,不锈钢表面钝化膜的稳定性变差,点蚀数目增加、点蚀坑深度增大日.表面腐蚀产物覆盖率也逐渐增多.与其他部位相比,点蚀更容易在表面划痕处产生.提高表面加工精度,有助于提高其耐腐蚀性能.     

镁合金疲劳研究现状及展望

对镁合金疲劳研究的现状进行了总结,包括镁合金的低周疲劳行为、高周疲劳行为、腐蚀环境下的疲劳行为以及镁合金疲劳寿命的预测方法,并归纳了镁合金疲劳性能强化的主要方法,包括添加稀土元素、热处理、表面处理等;在此基础上,对镁合金疲劳研究的不足进行了分析,并对镁合金疲劳研究的发展方向进行了展望。     

金具零部件表面防腐蚀试验研究

随着经济的持续高速增长，各行业用电需求增大。在加快特高压骨干电网建设的同时，提高现有电网的输电能力、输电质量成为重中之重。金具是海上换流站的重要组成部分，海洋环境的特殊性，对金具提出了更高的耐腐蚀性能要求。为了探究海洋环境对金具的腐蚀性，选用ZL101A和ZL102两种典型的铝合金金具，采用5种辅助防腐蚀工艺获得5种耐腐蚀样本，并模拟海上工况对其分别进行盐雾腐蚀试验，得出最优防腐蚀工艺。研究表明：ZL101A和ZL102两种铝合金具有一定的耐腐蚀性能，ZL101A铝合金的耐腐蚀性能强于ZL102铝合金的；抛丸处理的防腐措施在ZL101A铝合金样本中的防腐蚀表现要强于ZL102铝合金样本的；阳极氧化在两种材质中防腐蚀表现均为优异，是最优异的防腐蚀工艺。     

工程装备的腐蚀与防护对策

叙述了工程装备在不同工作环境中的腐蚀失效形式，详细分析了其大气腐蚀、水介质腐蚀、土壤腐蚀等腐蚀形式产生的原因、腐蚀机理及行为，并从工程装备的选材和结构设计、电化学保护、施加高效防腐涂层等方面入手，制定了相应的防腐技术对策，从而达到提高工程装备使用寿命和可靠性的目的。     

碳钢在四川典型盐化工环境中的大气腐蚀行为

为研究四川电网输变电设备在典型工业环境中的金属腐蚀特点,以便为输变电设备差异化防腐措施提供理论指导,选取碳钢为研究对象,针对四川典型盐化工城市自贡市,在该市乡村环境和重工业污染环境地区分别开展一年期大气腐蚀试验。通过宏观形貌观察、腐蚀速率测试、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射( XRD) 、电化学测试等多种方法,全面研究了碳钢在这两种环境下的大气腐蚀行为。研究结果表明：碳钢在自贡地区腐蚀程度较为严重,重工业污染环境大气腐蚀速率为32.14 μm/a,即使在乡村环境也受到较为严重的腐蚀,腐蚀速率达到21.92 μm/a。碳钢在上述两种环境中的大气腐蚀行为具有显著差异,在氯离子含量更高的重工业污染环境中,碳钢表面更容易生成针状腐蚀产物,锈层保护性差,腐蚀将进一步加速。为提高自贡地区输变电设备腐蚀防护效果,可采取在重工业污染地区适当提高防护等级的差异化防腐措施。     

镁合金在大气环境中的电偶腐蚀

研究了AZ91D,AM50,AM60三种镁合金分别与Q235碳钢、316L不锈钢、H62黄铜、LY12铝合金4种材料组成电偶对在青岛和武汉大气暴晒实验场进行周期分别为3,6,15,20,27个月的大气腐蚀行为及规律. 结果表明,镁合金作为电偶对的阳极其腐蚀速率在与实验所用材料偶接后显著提升. 其中,与Q235碳钢、316L不锈钢偶接后大气电偶腐蚀效应最大,而与LY12铝合金偶接后大气电偶腐蚀效应最小. 青岛站镁合金试样的大气电偶腐蚀效应要明显高于武汉站的试样. 不同镁合金的大气电偶腐蚀效应γ之间存在的基本关系为AZ91D最大,AM50最小.     

特种聚酰亚胺作为油田管材涂层的性能评价

为了研究一种高性能聚酰亚胺作为油田管道防腐涂层的防腐效果,通过击穿电压测试、溶液浸泡测试、耐高温高压腐蚀实验、耐盐雾实验、附着力测试实验、耐磨性能测试等方法研究了特种聚酰亚胺作为油田管道涂层的化学性能和机械性能。实验结果表明:在盐雾试验中测试样板版面划线处任意一侧腐蚀扩散宽度小于2 mm,未划线处无生锈、起泡、开裂和脱落等腐蚀失效现象;在耐磨性能实验中参考二氧化锆的磨损量为0. 001 67 g/h,PI-S涂层的磨损量比二氧化锆还低,仅为0. 00 084 g/h;涂层耐高低温交变湿热实验结果表明涂层很好的经受高低温交变环境,实验后未出现鼓泡、脱层、针孔、裂纹现象;酸性高温高压模拟环境实验表明在高酸性模拟环境中浸泡168 h后,涂层表面未出现鼓泡、脱层、针孔、裂纹等现象;涂层能很好地经受住N-甲基吡咯烷酮(NMP)、盐酸、硫酸、氢氟酸、次氯酸的腐蚀,浸泡60 d后试样厚度有轻微的减小,基材没有出现腐蚀现象。     

镁合金表面激光刻蚀精密打标应用

镁合金具有比强度高、减振性和电磁屏蔽性好等优点,在电子产品上有越来越多的应用。镁合金电子产品的徽标及文字特征标识可以采用激光刻蚀打标方法,速度快、精度高、适应性广。针对激光种类及其参数对镁合金刻蚀的影响尚缺乏定量化的研究这一现状,本文利用光纤激光打标机进行打标实验,结合表面形貌的特征分析了激光种类和参数的影响,总结了镁合金激光精密打标技术的特点与应用。     

盐粒沉降对Zn大气腐蚀的影响

使用石英晶体微天平(QCM)并结合红外透射光谱(IRTS)研究了海洋大气环境和工业大气环境对金属Zn在薄液膜下大气腐蚀的影响.QCM试验表明:研究的几种电解质中,NaCl对Zn的腐蚀最严重,其次是(NH4)2SO4,NaNO3较弱,Na2CO3最轻微.结合红外光谱对腐蚀产物的分析,阐述了各种不同电解质条件下的腐蚀机理.     

Corrosion of magnesium and magnesium –calcium alloy in biologically-simulated environment

A study of biocompatibility and corrosion of both metallic magnesium(Mg) and a magnesium alloy containing 1% calcium(Mg–Ca) were investigated in in vitro culture conditions with and without the presence of bone marrow derived human mesenchymal stem cells(h MSCs).Chemical analysis of the degraded samples was performed using XRD and FEGSEM. The results from the XRD analysis strongly suggested that crystalline phase of magnesium carbonate was present on the surface of both the Mg and Mg–Ca samples. Flame absorption spectrometry was used to analyse the release of magnesium and calcium ions into the cell culture medium. Magnesium concentration was kept consistently at a level ranging from 40 to 80 m M for both Mg and Mg–Ca samples. No cell growth was observed when in direct contact with the metals apart from a few cells observed at the bottom of culture plate containing Mg–Ca alloy. In general, in vitro study of corrosion of Mg–Ca in a biologicallysimulated environment using cell culture medium with the presence of h MSCs demonstrated close resemblances to in vivo corrosion. Although in vitro corrosion of Mg–Ca revealed slow corrosion rate and no immediate cytotoxicity effects to h MSCs, its corrosion rate was still too high to achieve normal stem cell growth when cells and alloys were cultured in vitro in direct contact.