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镁合金腐蚀

发表时间:2017-11-21 10:54
化学腐蚀
 
大气环境中,镁和镁合金常温就会发生腐蚀现象。

在干燥空气中,镁的表面会生成氧化镁;在湿润环境中,镁的表面的氧化镁会转变成氢氧化镁。

大气中的二氧化碳与水形成碳酸,与表面的氢氧化镁反应还会生成碳酸镁。

此外,镁合金表面的氢氧化镁还会与大气中的污染物发生反应,例如二氧化硫。

这些物质在镁合金外形成了一层表面膜,但是这层表面膜并无法对镁合金起到保护作用。

这是由于,这些表面的物质在水中都是可以溶解的,它们不可能起到阻止内部的镁继续与外界发生反应的作用。
 
镁合金在溶液环境中的腐蚀比在空气中更加严重。

镁浸泡在自来水中,表面很快就产生了腐蚀坑,这说明自来水中的一些离子对镁的表面膜产生了影响。

这种影响会由于空气中的二氧化碳溶入水中,形成的碳酸,而加速了镁的腐蚀速度。

镁合金在溶pH值低于10.5的溶液环境中,即在酸性、中性、弱碱性的环境中,

合金表面的氢氧化镁会不稳定,从而内部的镁也会被腐蚀。当溶液的pH值高于10.5时,

虽然说在热力学上,氢氧化镁表面膜是稳定的,但是受膜层致密度的影响,

在一些含有强腐蚀性离子的溶液中,例如含有氯的溶液,镁表面的氢氧化镁膜层还是会被部分溶解。

同时,溶液中的镁离子遇到氢氧根离子生成的氢氧化镁有可能再回到基体表面,

在腐蚀过程中生成的氢气会影响新形成的表面膜的质量。

这样沉淀而来的膜层较为疏松,起不到任何保护作用。
 
应力腐蚀
 
除了化学腐蚀外,镁合金还普遍的存在应力腐蚀开裂现象(SCC),

即镁合金在几乎不腐蚀的环境介质中,在拉伸应力尚未达到屈服强度一半的情况下仍有可能发生开裂现象。

导致这种原因的因素有很多,如工作时构件的受力,热胀冷缩引起的应力,

工件装配过程中的扭、压、撞等引入的应力,构件生产的过程以及热处理、成形、机械加工等引入的各种应力。

一般的,认为SCC倾向随着残余拉应力的变大而变大。
 
这种应力腐蚀现象通常认为是由于一种氢脆的机制引起的。应力导致表面产生裂纹,

产生裂纹处的表面没有表面膜保护,氢原子能够轻易地进入镁和镁合金中与镁反应生成氢化镁。

这些进入的氢原子属于小分子,它会位于晶格的间隙中,或在裂纹尖端的表面上。

它们会影响到金属原子的在这些位置上的电子密度分布,使其与相邻的金属原子间的键变弱,

以致于更容易发生滑移,产生开裂。裂纹处的应力较为集中,晶格畸变较大,

这就使氢原子更易优先存在于这些地方,降低了位错间弹性的交互作用。

氢原子的分布还会根据应力场的变化而进行调整,从而降低了位错运动的阻力,提高了位错的运动速度。
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