surface treatment
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鋁鎂合金鋁型材的腐蝕特征
鋁鎂合金鋁型材容易腐蝕的說法不絕于口,通過合金化、高純化的方法能賦予接近于壓鑄鋁型材的耐腐蝕性;因此,需要正確理解鋁鎂合金的腐蝕特征;
鎂合金鋁型材耐腐蝕性的最大特征就是在潮濕的環(huán)境中容易發(fā)生電偶腐蝕,也就是與異種金屬接觸時的腐蝕非常嚴重;鎂屬于元素周期表中第ⅡA族的輕元素,電位低、化學活性高;因此,鋁鎂合金一旦暴露在含有電解質(zhì)的濕潤環(huán)境中,就會發(fā)生產(chǎn)生氫氣的電化學腐蝕反應(yīng),腐蝕反應(yīng)應(yīng)有全面腐蝕和局部腐蝕兩類;防止全面腐蝕可從材料方面著手,實際上通過降低雜質(zhì)(如Fe、Co、Ni、Cu)含量、靈活運用特定元素(如Al、Zn、Mn、RE)來進行合金設(shè)計,得到比碳素鋼、ADC12等合金腐蝕速度更低的Mg-Al系、Mg-RE-Zr系合金,并已投入實際使用;但是即使是這些鋁鎂合金也不能防止電偶腐蝕(一種局部腐蝕)的發(fā)生,可發(fā)生從與異種金屬接觸的部位開始再向周邊擴展的嚴重腐蝕;
上圖是在Al-Mg合金板上直接安裝各種材質(zhì)的螺釘,將其進行鹽霧腐蝕試驗(120h)后的外觀形貌;可以觀察到,除了鋁螺釘以外,其他材質(zhì)螺釘周圍均發(fā)生了環(huán)狀腐蝕;將Al-Mg合金板進行化學轉(zhuǎn)化+涂裝處理、陽極氧化+涂裝處理也不能防止電偶腐蝕的發(fā)生,特別是與Cu、Fe接觸發(fā)生的腐蝕尤為顯著;
上述電偶腐蝕被認為是在合金內(nèi)部發(fā)生的連鎖反應(yīng),從材料角度的解決方法首先就是減少雜質(zhì)含量,現(xiàn)在也開始使用高純度合金了;Fe、Cu和Ni等雜質(zhì)的極限濃度分別為50mg/L、300mg/L和20mg/L;
不采取措施減少這種高電位金屬元素雜質(zhì)的鎂合金鋁型材在電解質(zhì)水溶液中長期暴露時,會產(chǎn)生大量的白色腐蝕產(chǎn)物[Mg6Al2(OH)18等],甚至極端情況下在板材中產(chǎn)生貫通腐蝕孔或腐蝕坑;
上述控制含量的AZ91D鎂合金與壓鑄鋁型材相同也可以降低腐蝕;另外,鎂合金腐蝕更有特點,相比于鋁型材、鋼材,在常溫濕潤環(huán)境和濕潤/干燥交替環(huán)境中的腐蝕速度存在較大的差異;這被認為鎂合金在干燥時生成的腐蝕產(chǎn)物(主要是碳酸鹽)形成了保護膜的理由之一;
此外,各種鎂合金的合金組成也影響其耐腐蝕性;其中,鎂合金中Al的含量與耐腐蝕性之間的關(guān)系是周所周知的,無論哪種鎂合金添加Al均可以有效提高耐腐蝕性,Al含量在4%左右都會降低腐蝕速度;添加Al能有效提高耐腐蝕性,這是因為添加Al有助于形成含Al的過飽和和固溶體和B相的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);
另一個有關(guān)腐蝕的重點就是鎂合金鋁型材比鋁材具有更高的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性;因此,在需要強度的構(gòu)件上不能僅僅通過更換材料,而且還需要在設(shè)計上下功夫;
總之,鎂合金鋁型材如何在產(chǎn)品設(shè)計上防止電偶腐蝕的發(fā)生是最重要的,因此,不接觸水,不接觸高電位金屬,這兩方面都是重要的;而且,需要注意的是,即使在接觸位置以外的一般位置,也會接觸到鹽水等電解質(zhì)水溶液,在這樣的環(huán)境中有時也會發(fā)生較嚴重的腐蝕;在鋁型材表面處理的工序之間,不能將其置于高溫高濕環(huán)境中,這一點比其他的金屬構(gòu)件更為重要;
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