D0I:10.13374/i.i8sn1001t53.2010.08.041 第32卷第8期 北京科技大学学报 Vol 32 No 8 2010年8月 Journal of Un iversity of Science and Techno logy Beijng Aug 2010 采用开尔文扫描探针技术研究镁合金偶接铜合金的电 偶腐蚀规律 肖 葵2)董超芳1) 李晓刚2)魏丹) 1)北京科技大学腐蚀与防护中心，北京1000832)北京科技大学腐蚀磨蚀与表面技术北京市重点实验室，北京100083 3)中国科协学会服务中心，北京100081 摘要采用开尔文探针技术(SKP)测量AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试样在盐雾加速实验中的电偶腐蚀规律.研究表 明：AZ91D镁合金的电偶腐蚀效应受到阳极与阴极的电位差的影响，AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试样之间的伏打电位差 约为一1.22V,AZ91D镁合金存在显著的电偶腐蚀效应.由于存在较大的伏打电位差，在盐雾实验初始阶段，电偶腐蚀主要发 生在偶接界面AZ91D镁合金一侧附近区域，而H62黄铜没有发生明显腐蚀.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，AZ91D镁合金表面腐蚀产物与基体间存在显著的伏打电位差，导致AZ91D镁合金基体形成新的 腐蚀产物·因此，随着盐雾实验时间延长，AZ91D镁合金电偶腐蚀效应降低，H62铜合金腐蚀加快. 关键词镁合金：电偶腐蚀；扫描开尔文探针(SKP)盐雾实验 分类号TG172.3 G alvan ic corrosion evaluation of m agnesium alloys coupled w ith brass alloys stud ied by scanning K elv in probe technology XIAO Kui),DONG Chao-fang2,LI Xiao gang3),WEI Dan) 1)Cormsion and Pmtection Center University of Seience and Technolgy Beijng Beijing 100083 China 2)Beijing Key Laboratory for CormosionEmosion and Surface Technobgy University of Science and Technology Beijing Beijing 100083 China 3)Society Service Center China Association for Science and Technology Beijng 100081.China ABSTRACT The galvanic corrosion of AZ91D magnesim alloy coupled w ith H62 brass alloy using accelerated testing in salt fog spraying was investigated by using the scanning Kelvin probe technique (SKP).The results show that the galvanic cormosion effect of AZ91D magnesim alloy is influenced by the potential difference bewween anode and cathode materials The potential difference be- ween AZ91D magnesim alloy and H62 bmass alloy is about-1.22V during accelerated testing in the initial stage of salt fog spraying The galvanic corrosion effect of AZ91D magnesim alloy is very significant Galvanic cormosion occurs mainly at the interface near to AZ91D magnesim alloy and H62 brass alloy is of no significant corrosion As the corrosion products of AZ91D magnesim alloy have a protective effect the potential difference beteen the cormosion products and matrix is significant and then new cormosion products occurs in the matrix of AZ91D magnesim alboy W ith pmolonging the salt spray test time the galvanic corrosion effect of AZ9ID mag" nesium alloy reduces and the corrosion ofH62 brass alloy accelerates KEY WORDS magnesium alloys galvanic corrosion:scanning Kelv in probe (SKP):salt spray test AZ91D镁合金广泛应用在航空工业、汽车工业 腐蚀现象严重，因此电偶腐蚀是镁合金在工程应用 和电子通信等领域，由于与其他金属材料相比，其 中的最主要的腐蚀破坏形式之一. 自腐蚀电位要负得多，镁合金在工程应用过程中很 研究表明，镁合金如果与氢的非平衡电位接近 容易发生电偶腐蚀，特别是在潮湿海洋大气环境中 的金属（如FeN和Cu)偶接时，易作为阳极优先发 收稿日期：2009-12-23 基金项目：国家自然科学基金资助项目(N。50771020):工业产品环境适应性国家重点实验室开放基金资助项目 作者简介：肖葵(l969一)男，讲师，博士，Email xiaoku色sina com
第 32卷 第 8期 2010年 8月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．8 Ａｕｇ．2010 采用开尔文扫描探针技术研究镁合金偶接铜合金的电 偶腐蚀规律 肖 葵 12） 董超芳 12） 李晓刚 12） 魏 丹 3） 1） 北京科技大学腐蚀与防护中心北京 100083 2） 北京科技大学腐蚀--磨蚀与表面技术北京市重点实验室北京 100083 3） 中国科协学会服务中心北京 100081 摘 要 采用开尔文探针技术 （ＳＫＰ）测量 ＡＺ91Ｄ镁合金与 Ｈ62铜合金偶接试样在盐雾加速实验中的电偶腐蚀规律．研究表 明：ＡＺ91Ｄ镁合金的电偶腐蚀效应受到阳极与阴极的电位差的影响ＡＺ91Ｄ镁合金与 Ｈ62铜合金偶接试样之间的伏打电位差 约为 －1∙22ＶＡＺ91Ｄ镁合金存在显著的电偶腐蚀效应．由于存在较大的伏打电位差在盐雾实验初始阶段电偶腐蚀主要发 生在偶接界面 ＡＺ91Ｄ镁合金一侧附近区域而 Ｈ62黄铜没有发生明显腐蚀．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ＡＺ91Ｄ镁合金表面腐蚀产物与基体间存在显著的伏打电位差导致 ＡＺ91Ｄ镁合金基体形成新的 腐蚀产物．因此随着盐雾实验时间延长ＡＺ91Ｄ镁合金电偶腐蚀效应降低Ｈ62铜合金腐蚀加快． 关键词 镁合金；电偶腐蚀；扫描开尔文探针 （ＳＫＰ）；盐雾实验 分类号 ＴＧ172∙3 Ｇａｌｖａｎｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙｓｃｏｕｐｌｅｄｗｉｔｈｂｒａｓｓａｌｌｏｙｓ ｓｔｕｄｉｅｄｂｙｓｃａｎｎｉｎｇＫｅｌｖｉｎｐｒｏｂｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＸＩＡＯＫｕｉ 12）ＤＯＮＧＣｈａｏ-ｆａｎｇ 12）ＬＩＸｉａｏ-ｇａｎｇ 12）ＷＥＩＤａｎ 3） 1） ＣｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇＢｅｉｊｉｎｇ100083Ｃｈｉｎａ 2） ＢｅｉｊｉｎｇＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＣｏｒｒｏｓｉｏｎ-ＥｒｏｓｉｏｎａｎｄＳｕｒｆａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇＢｅｉｊｉｎｇ100083Ｃｈｉｎａ 3） ＳｏｃｉｅｔｙＳｅｒｖｉｃｅＣｅｎｔｅｒＣｈｉｎａＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｆｏｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ100081Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ ＴｈｅｇａｌｖａｎｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆＡＺ91ＤｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｃｏｕｐｌｅｄｗｉｔｈＨ62ｂｒａｓｓａｌｌｏｙｕｓｉｎｇａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｔｅｓｔｉｎｇｉｎｓａｌｔｆｏｇ ｓｐｒａｙｉｎｇｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｓｃａｎｎｉｎｇＫｅｌｖｉｎｐｒｏｂｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅ（ＳＫＰ）．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｇａｌｖａｎｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆ ＡＺ91Ｄｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｉｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎａｎｏｄｅａｎｄｃａｔｈｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅ- ｔｗｅｅｎＡＺ91ＤｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙａｎｄＨ62ｂｒａｓｓａｌｌｏｙｉｓａｂｏｕｔ－1∙22Ｖｄｕｒｉｎｇａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｔｅｓｔｉｎｇｉｎｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔａｇｅｏｆｓａｌｔｆｏｇｓｐｒａｙｉｎｇ． ＴｈｅｇａｌｖａｎｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆＡＺ91Ｄｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｉｓｖｅｒｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ．Ｇａｌｖａｎｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｃｃｕｒｓｍａｉｎｌｙａｔｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｎｅａｒｔｏ ＡＺ91ＤｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙａｎｄＨ62ｂｒａｓｓａｌｌｏｙｉｓｏｆｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｃｏｒｒｏｓｉｏｎ．ＡｓｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｓｏｆＡＺ91Ｄｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｈａｖｅ ａｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｅｆｆｅｃｔｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｓａｎｄｍａｔｒｉｘｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｎｄｔｈｅｎｎｅｗｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｓ ｏｃｃｕｒｓｉｎｔｈｅｍａｔｒｉｘｏｆＡＺ91Ｄｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙ．ＷｉｔｈｐｒｏｌｏｎｇｉｎｇｔｈｅｓａｌｔｓｐｒａｙｔｅｓｔｔｉｍｅｔｈｅｇａｌｖａｎｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆＡＺ91Ｄｍａｇ- ｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｒｅｄｕｃｅｓａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆＨ62ｂｒａｓｓａｌｌｏｙａｃｃｅｌｅｒａｔｅｓ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｓ；ｇａｌｖａｎｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎ；ｓｃａｎｎｉｎｇＫｅｌｖｉｎｐｒｏｂｅ（ＳＫＰ）；ｓａｌｔｓｐｒａｙｔｅｓｔ 收稿日期：2009--12--23 基金项目：国家自然科学基金资助项目 （Ｎｏ．50771020）；工业产品环境适应性国家重点实验室开放基金资助项目 作者简介：肖 葵 （1969― ）男讲师博士Ｅ-ｍａｉｌ：ｘｉａｏｋｕｉ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ ＡＺ91Ｄ镁合金广泛应用在航空工业、汽车工业 和电子通信等领域．由于与其他金属材料相比其 自腐蚀电位要负得多镁合金在工程应用过程中很 容易发生电偶腐蚀特别是在潮湿海洋大气环境中 腐蚀现象严重．因此电偶腐蚀是镁合金在工程应用 中的最主要的腐蚀破坏形式之一 ［1--4］． 研究表明镁合金如果与氢的非平衡电位接近 的金属 （如 Ｆｅ、Ｎｉ和 Ｃｕ）偶接时易作为阳极优先发 DOI :10．13374／j．issn1001－053x．2010．08．041
,1024, 北京科技大学学报 第32卷 生腐蚀，其电偶腐蚀程度相对较强5).对AZ91D, 区，很明显，Fe区的这段过渡区范围表征了Zn对 AM50和AM60镁合金与H62铜合金组成的电偶对 Fe的阴极保护范围.邹锋等8在大气环境条件下， 在不同类型大气环境中进行暴晒实验，结果表 用铂探针测量锌碳钢锌的偶合试样的Kelvin电 明山：这些偶接对均具有较强的大气电偶腐蚀效 位分布，表明在锌或碳钢表面各自区域内，伏打电位 应，其在海洋大气环境中的初期电偶腐蚀效应明显 基本上相等，而碳钢和锌表面伏打电位的变化显著， 高于其在工业大气环境中的初期大气电偶腐蚀效 其值相差约250mV. 应，在盐雾环境中的加速腐蚀实验中)，镁合金在 因此，针对镁合金在海洋大气环境中存在的电 与铜合金阴极材料偶接后，其电偶腐蚀速率是无电 偶腐蚀敏感性，本文选择在中性盐雾实验条件下对 偶情况的3~4倍，进一步表明在潮湿的含氯离子的 AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试样进行加速腐 环境中，镁合金会发生严重的电偶腐蚀， 蚀实验，并利用扫描开尔文探针技术(SKP)原位测 AZ91D镁合金在大气环境中的电偶腐蚀是在 试了经过不同实验周期的偶接试样表面的伏打电位 薄液膜下的电化学腐蚀过程，它与完全浸在电解液 分布，进而研究AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试 中的腐蚀过程有所区别.20世纪80年代后期， 样在潮湿和含氯离子环境中的腐蚀行为和规律. Stramann等首先将Kelvin探针测量技术应用到金 属腐蚀的研究中).Kewn探针技术是通过测量真 1实验材料及方法 空或空气中金属表面电子逸出功的方法，测定金属 1.1实验材料 表面的接触电位差，Kewm探针技术以其非接触 本实验所用电偶对的阳极材料为AZ91D镁合 性、不干扰测定体系、对界面区状态变化敏感的优 金，阴极材料为H62铜合金，其化学成分如表1所 点，成为最近10年来在材料电化学和大气腐蚀领域 示，阴极和阳极试样均按照10mm×10mm的尺寸 中最为活跃的研究方向之一，己经应用于极薄液层 加工（阴、阳极面积比1：1）除油后，两种金属偶 下的氧化还原反应、金属有机涂层界面的电化学 接面用水砂纸打磨至2000，酒精清洗后吹干，按 反应等方面的研究中4-).Taham等用Kcwn照图听示的偶接试样结构进行装配，并在偶接试 探针技术研究了FeZn电偶在薄液膜下的腐蚀，探 样底部焊接导线，用环氧树脂封样后，再将偶接试 头以垂直于Fe亿m的分界线方向从Zn扫到F。Zn样曝露面用水砂纸打磨至2000，酒精清洗后吹干 区的伏打电位几乎一致，伏打电位的过渡区只在Fe备用 表1实验用材料的化学成分表（质量分数） Tahle I Chen ical composition of test materials % 材料 AI Zn Mn Ni Fe Cu Mg Pb Sb Bi AZ91D 8.89 0.78 0.24 <0.005<0.01 <0.005余量 H62 余量 0.15 60.5 0.080.0050.002 0.01 阳极材料 阴极材料 CCX2000盐雾箱中进行偶接试样的加速腐蚀实验， 盐雾实验按照GB一T10125一1997标准进行.实验 打描区域 条件：质量浓度为50士5gL中性NaCl溶液连续 塑料螺栓 盐雾，H6.5~H7.2实验温度控制在35土1℃. 首先将试样置于室温中放置48h之后分别将试样 与水平面呈45放置于盐雾箱支架上，暴露2824 和48h后取样，盐雾实验后，清洗掉表面附着的沉 积盐，吹干后进行表面腐蚀形貌的光学显微镜观测 导线 塑料垫片 和SKP测试. 图1大气电偶腐蚀偶接试样装配图 1.3扫描开尔文探针测试 Fg 1 Assebled sample for amosphere galvanic cormsion 扫描开尔文探针技术的主要优，点是可以原位非 接触、无损伤检测金属表面的电位分布，给出体系的 1.2盐雾实验 微区变化信息，对界面状态的微小变化极为敏感 将AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试样放入 本实验使用SKP技术，通过对不同周期的盐雾实验
北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 生腐蚀其电偶腐蚀程度相对较强 ［5--8］．对 ＡＺ91Ｄ、 ＡＭ50和 ＡＭ60镁合金与 Ｈ62铜合金组成的电偶对 在不同类型大气环境中进行暴晒实验结果表 明 ［9--11］：这些偶接对均具有较强的大气电偶腐蚀效 应其在海洋大气环境中的初期电偶腐蚀效应明显 高于其在工业大气环境中的初期大气电偶腐蚀效 应．在盐雾环境中的加速腐蚀实验中 ［12］镁合金在 与铜合金阴极材料偶接后其电偶腐蚀速率是无电 偶情况的 3～4倍进一步表明在潮湿的含氯离子的 环境中镁合金会发生严重的电偶腐蚀． ＡＺ91Ｄ镁合金在大气环境中的电偶腐蚀是在 薄液膜下的电化学腐蚀过程它与完全浸在电解液 中的腐蚀过程有所区别．20世纪 80年代后期 Ｓｔｒａｔｍａｎｎ等首先将 Ｋｅｌｖｉｎ探针测量技术应用到金 属腐蚀的研究中 ［13］．Ｋｅｌｖｉｎ探针技术是通过测量真 空或空气中金属表面电子逸出功的方法测定金属 表面的接触电位差．Ｋｅｌｖｉｎ探针技术以其非接触 性、不干扰测定体系、对界面区状态变化敏感的优 点成为最近 10年来在材料电化学和大气腐蚀领域 中最为活跃的研究方向之一已经应用于极薄液层 下的氧化--还原反应、金属／有机涂层界面的电化学 反应等方面的研究中 ［14--16］．Ｔａｈａｒａ等 ［17］用 Ｋｅｌｖｉｎ 探针技术研究了 Ｆｅ／Ｚｎ电偶在薄液膜下的腐蚀探 头以垂直于 Ｆｅ／Ｚｎ的分界线方向从 Ｚｎ扫到 ＦｅＺｎ 区的伏打电位几乎一致伏打电位的过渡区只在 Ｆｅ 区．很明显Ｆｅ区的这段过渡区范围表征了 Ｚｎ对 Ｆｅ的阴极保护范围．邹锋等 ［18］在大气环境条件下 用铂探针测量锌--碳钢--锌的偶合试样的 Ｋｅｌｖｉｎ电 位分布表明在锌或碳钢表面各自区域内伏打电位 基本上相等而碳钢和锌表面伏打电位的变化显著 其值相差约 250ｍＶ． 因此针对镁合金在海洋大气环境中存在的电 偶腐蚀敏感性本文选择在中性盐雾实验条件下对 ＡＺ91Ｄ镁合金与 Ｈ62铜合金偶接试样进行加速腐 蚀实验并利用扫描开尔文探针技术 （ＳＫＰ）原位测 试了经过不同实验周期的偶接试样表面的伏打电位 分布进而研究 ＡＺ91Ｄ镁合金与 Ｈ62铜合金偶接试 样在潮湿和含氯离子环境中的腐蚀行为和规律． 1 实验材料及方法 1∙1 实验材料 本实验所用电偶对的阳极材料为 ＡＺ91Ｄ镁合 金阴极材料为 Ｈ62铜合金其化学成分如表 1所 示．阴极和阳极试样均按照 10ｍｍ×10ｍｍ的尺寸 加工 （阴、阳极面积比 1∶1）．除油后两种金属偶 接面用水砂纸打磨至 2000 ＃酒精清洗后吹干按 照图 1所示的偶接试样结构进行装配并在偶接试 样底部焊接导线用环氧树脂封样后再将偶接试 样曝露面用水砂纸打磨至 2000 ＃酒精清洗后吹干 备用． 表 1 实验用材料的化学成分表 （质量分数 ） Ｔａｂｌｅ1 Ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｅｓｔｍａｔｅｒｉａｌｓ ％ 材料 Ａｌ Ｚｎ Ｍｎ Ｎｉ Ｆｅ Ｃｕ Ｍｇ Ｐｂ Ｓｂ Ｂｉ Ｐ ＡＺ91Ｄ 8∙89 0∙78 0∙24 ＜0∙005 ＜0∙01 ＜0∙005 余量 － － － － Ｈ62 － 余量 － － 0∙15 60∙5 － 0∙08 0∙005 0∙002 0∙01 图 1 大气电偶腐蚀偶接试样装配图 Ｆｉｇ．1 Ａｓｓｅｍｂｌｅｄｓａｍｐｌｅｆｏｒａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｇａｌｖａｎｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎ 1∙2 盐雾实验 将 ＡＺ91Ｄ镁合金与 Ｈ62铜合金偶接试样放入 ＣＣＸ2000盐雾箱中进行偶接试样的加速腐蚀实验 盐雾实验按照 ＧＢ－Ｔ10125－1997标准进行．实验 条件：质量浓度为 50±5ｇ·Ｌ －1中性 ＮａＣｌ溶液连续 盐雾ｐＨ6∙5～ｐＨ7∙2实验温度控制在 35±1℃． 首先将试样置于室温中放置 48ｈ之后分别将试样 与水平面呈 45°放置于盐雾箱支架上暴露 2824 和 48ｈ后取样．盐雾实验后清洗掉表面附着的沉 积盐吹干后进行表面腐蚀形貌的光学显微镜观测 和 ＳＫＰ测试． 1∙3 扫描开尔文探针测试 扫描开尔文探针技术的主要优点是可以原位非 接触、无损伤检测金属表面的电位分布给出体系的 微区变化信息对界面状态的微小变化极为敏感． 本实验使用 ＳＫＰ技术通过对不同周期的盐雾实验 ·1024·
第8期 肖葵等：采用开尔文扫描探针技术研究镁合金偶接铜合金的电偶腐蚀规律 .1025. 后偶接试样表面伏打电位的测试，研究AZ91D镁合 每次测试都以该点定位，保证原位测量；(2)扫描范 金与H62铜合金电偶的腐蚀规律. 围：2000mX1000m,步长为50m 扫描开尔文探针测试使用Ametec公司的PAR 2实验结果 M370电化学扫描工作站，测试在室温下空气中进 行，采用面扫描Step Scan模式，探针振动振幅为 2.1AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试样的表 30“m,探针距试样表面平均距离控制在100m左 面伏打电位分布 右，测试前，采用饱和甘汞电极(SCE)对扫描开尔 通过SKP测量AZ91D镁合金与H62铜合金 文探针测试系统进行校正 偶接试样在原始偶接曝露面的伏打电位分布，如 SKP测试参数：为了原位测试，需要定位，并且 图2所示.AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试样 跨越偶接界面进行扫描。(1)原点定位：将探针移 的伏打电位差约为一1.22V,表明AZ91D镁合金 至偶接试样界面的左侧作为基准点，向Y方向移动 与H62铜合金偶接试样具有显著的电偶腐蚀 5000m再向X方向移动1000m作为原点，以后 效应， 0 -3 1000 2000 1500 400 1000 200 250m X/am 500 00 图2AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试样的KP表面伏打电位图.(a)表面形貌（佐：H62黄铜：右：AZ91D镁合金）：(b)伏打电位分 布图 Fig 2 SKP potential maps of a sample of AZ91D magnesim alloy coupled with H62 brass alloy:(a)surface momphology ft side H62 brass al by right AZ91D magnesim alloy):(b)SKP potentialmap 2.2盐雾加速实验中AZ91D镁合金电偶腐蚀形 布，结果显示：如图4(a)所示，在盐雾实验初始阶 貌变化规律 段，偶接试样中H62铜合金表面的伏打电位比原 AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试样在盐雾 始表面伏打电位明显提高（从一0.37V到 实验中曝露不同时间的表面腐蚀形貌如图3所示， 一0.06V),表明由于电偶腐蚀效应，作为阴极的 图3(a)~(d)分别为盐雾实验2,824和48h的 H62铜合金得到保护，偶接试样伏打电位差约 表面腐蚀形貌（左侧为H62黄铜，右侧为AZ91D镁 一1.16V,AZ91D镁合金具有较显著的电偶腐蚀 合金)经过不同时间盐雾实验后，偶接试样的表面 效应，如图4(b)所示，盐雾实验8h后，在偶接界 腐蚀形貌变化规律表明：在电偶腐蚀初始阶段， 面AZ91D镁合金一侧发生局部腐蚀（局部腐蚀形 AZ91D镁合金最先在偶接界面处较小区域发生腐 貌见图3(b)),偶接试样中的AZ91D镁合金的表 蚀（图3(a)),随后向AZ91D镁合金外侧进一步发 面伏打电位分布局部出现较大的波动，腐蚀产物 展（图3(b)),而H62铜合金在盐雾实验初期无明 区域的伏打电位明显提高，如图4(c)和(d)所示， 显腐蚀；但在48h后，AZ91D镁合金观测区域基本 在盐雾实验24h之后，AZ91D镁合金一侧表面腐 为腐蚀产物所覆盖，H62铜合金表面局部区域开始 蚀产物覆盖区域不断扩大，在盐雾实验48h后，观 出现明显的腐蚀现象 测区域基本为腐蚀产物所覆盖，其表面伏打电位 2.3盐雾加速实验中AZ91D镁合金电偶腐蚀 不断向正方向移动，偶接试样的伏打电位差显著 行为 减小，表明AZ91D镁合金形成腐蚀产物层，具有一 图4中所示为AZ91D镁合金与H62黄铜偶接 定的减缓腐蚀作用，电偶腐蚀效应降低，此时， 试样在不同盐雾实验过程中的表面伏打电位分 H62铜合金表面局部区域开始发生腐蚀
第 8期 肖 葵等： 采用开尔文扫描探针技术研究镁合金偶接铜合金的电偶腐蚀规律 后偶接试样表面伏打电位的测试研究 ＡＺ91Ｄ镁合 金与 Ｈ62铜合金电偶的腐蚀规律． 扫描开尔文探针测试使用 Ａｍｅｔｅｃ公司的 ＰＡＲ Ｍ370电化学扫描工作站测试在室温下空气中进 行采用面扫描 ＳｔｅｐＳｃａｎ模式探针振动振幅为 30μｍ探针距试样表面平均距离控制在 100μｍ左 右．测试前采用饱和甘汞电极 （ＳＣＥ）对扫描开尔 文探针测试系统进行校正． ＳＫＰ测试参数：为了原位测试需要定位并且 跨越偶接界面进行扫描．（1） 原点定位：将探针移 至偶接试样界面的左侧作为基准点向 Ｙ方向移动 5000μｍ再向 Ｘ方向移动 1000μｍ作为原点以后 每次测试都以该点定位保证原位测量；（2） 扫描范 围：2000μｍ×1000μｍ步长为 50μｍ． 2 实验结果 2∙1 ＡＺ91Ｄ镁合金与 Ｈ62铜合金偶接试样的表 面伏打电位分布 通过 ＳＫＰ测量 ＡＺ91Ｄ镁合金与 Ｈ62铜合金 偶接试样在原始偶接曝露面的伏打电位分布如 图 2所示．ＡＺ91Ｄ镁合金与 Ｈ62铜合金偶接试样 的伏打电位差约为 －1∙22Ｖ表明 ＡＺ91Ｄ镁合金 与 Ｈ62铜 合 金 偶 接 试 样 具 有 显 著 的 电 偶 腐 蚀 效应． 图 2 ＡＺ91Ｄ镁合金与 Ｈ62铜合金偶接试样的 ＳＫＰ表面伏打电位图．（ａ） 表面形貌 （左：Ｈ62黄铜；右：ＡＺ91Ｄ镁合金 ）；（ｂ） 伏打电位分 布图 Ｆｉｇ．2 ＳＫＰｐｏｔｅｎｔｉａｌｍａｐｓｏｆａｓａｍｐｌｅｏｆＡＺ91ＤｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｃｏｕｐｌｅｄｗｉｔｈＨ62ｂｒａｓｓａｌｌｏｙ：（ａ） ｓｕｒｆａｃｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ（ｌｅｆｔｓｉｄｅ：Ｈ62ｂｒａｓｓａｌ- ｌｏｙ；ｒｉｇｈｔ：ＡＺ91Ｄｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙ）；（ｂ） ＳＫＰｐｏｔｅｎｔｉａｌｍａｐ 2∙2 盐雾加速实验中 ＡＺ91Ｄ镁合金电偶腐蚀形 貌变化规律 ＡＺ91Ｄ镁合金与 Ｈ62铜合金偶接试样在盐雾 实验中曝露不同时间的表面腐蚀形貌如图 3所示 图 3（ａ）～（ｄ）分别为盐雾实验 2824和 48ｈ的 表面腐蚀形貌 （左侧为 Ｈ62黄铜右侧为 ＡＺ91Ｄ镁 合金 ）．经过不同时间盐雾实验后偶接试样的表面 腐蚀形貌变化规律表明：在电偶腐蚀初始阶段 ＡＺ91Ｄ镁合金最先在偶接界面处较小区域发生腐 蚀 （图 3（ａ））随后向 ＡＺ91Ｄ镁合金外侧进一步发 展 （图 3（ｂ））而 Ｈ62铜合金在盐雾实验初期无明 显腐蚀；但在 48ｈ后ＡＺ91Ｄ镁合金观测区域基本 为腐蚀产物所覆盖Ｈ62铜合金表面局部区域开始 出现明显的腐蚀现象． 2∙3 盐雾加速实验中 ＡＺ91Ｄ镁合金电偶腐蚀 行为 图 4中所示为 ＡＺ91Ｄ镁合金与 Ｈ62黄铜偶接 试样在不同盐雾实验过程中的表面伏打电位分 布．结果显示：如图 4（ａ）所示在盐雾实验初始阶 段偶接试样中 Ｈ62铜合金表面的伏打电位比原 始表 面 伏 打 电 位 明 显 提 高 （从 －0∙37Ｖ 到 －0∙06Ｖ）表明由于电偶腐蚀效应作为阴极的 Ｈ62铜合金得到保护偶接试样伏打电位差约 －1∙16ＶＡＺ91Ｄ镁合金具有较显著的电偶腐蚀 效应．如图 4（ｂ）所示盐雾实验 8ｈ后在偶接界 面 ＡＺ91Ｄ镁合金一侧发生局部腐蚀 （局部腐蚀形 貌见图 3（ｂ））偶接试样中的 ＡＺ91Ｄ镁合金的表 面伏打电位分布局部出现较大的波动腐蚀产物 区域的伏打电位明显提高．如图 4（ｃ）和 （ｄ）所示 在盐雾实验 24ｈ之后ＡＺ91Ｄ镁合金一侧表面腐 蚀产物覆盖区域不断扩大在盐雾实验 48ｈ后观 测区域基本为腐蚀产物所覆盖．其表面伏打电位 不断向正方向移动偶接试样的伏打电位差显著 减小表明 ＡＺ91Ｄ镁合金形成腐蚀产物层具有一 定的减缓腐蚀作用电偶腐蚀效应降低．此时 Ｈ62铜合金表面局部区域开始发生腐蚀． ·1025·
·1026, 北京科技大学学报 第32卷 250m 250m 250m 250m 图3在盐雾加速试验过程中AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试样的腐蚀形貌.(a)2k(b)8s(c)24:(d)48h Fig 3 Cormsion momphology of AZ91D magnesim alloy coupled w ith H62 brass alloy during acce kmted testing n a salt spmy fog chanbe (a)2 k(b)8k(c)24压(d)48h (a) (b) OO 1000 00 2000 600 2000 1500 400 1500 400 1000 200 1000 20 500 00 500 00 (c) d 0 -2 -3 000 800 2000 2000￥ 600 1500 1500 1000 200 1000 00 500 20 00 500 00 图4在盐雾加速试验过程中AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试样的SKP电位分布变化规律.(a)2k(b)8k(c)24k(d)48h Fig4 SKP potentialmaps obtained w ith SKP on a sample ofAZ9ID magnesim alloy coupkd w ith H62 brass allby during accelerated testing in a salt spray fog chambes (a)2h:(b)8h (c)24h (d)48h △平俱有以下的线性关系： 3讨论与分析 Eon=△yEi十Const (1) 3.1AZ91D镁合金与H62铜合金电偶腐蚀效应 Vkp=△YEi (2) 扫描开尔文探针技术是通过测量真空或空气中 式中，等号右侧的常数项Cost要通过实验来确定； 金属表面电子逸出功的方法，测定金属表面的接触 V为电路中调节探针的对地电位，当调节至回路中 电位差).金属腐蚀电位E与所测的伏打电位差 电流为零时，得式(2)因此，根据式(1)和(2)，就
北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 图 3 在盐雾加速试验过程中 ＡＺ91Ｄ镁合金与 Ｈ62铜合金偶接试样的腐蚀形貌．（ａ）2ｈ；（ｂ）8ｈ；（ｃ）24ｈ；（ｄ）48ｈ Ｆｉｇ．3 ＣｏｒｒｏｓｉｏｎｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＡＺ91ＤｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｃｏｕｐｌｅｄｗｉｔｈＨ62ｂｒａｓｓａｌｌｏｙｄｕｒｉｎｇａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｔｅｓｔｉｎｇｉｎａｓａｌｔｓｐｒａｙｆｏｇｃｈａｍｂｅｒ：（ａ）2 ｈ；（ｂ）8ｈ；（ｃ）24ｈ；（ｄ）48ｈ 图 4 在盐雾加速试验过程中 ＡＺ91Ｄ镁合金与 Ｈ62铜合金偶接试样的 ＳＫＰ电位分布变化规律．（ａ）2ｈ；（ｂ）8ｈ；（ｃ）24ｈ；（ｄ）48ｈ Ｆｉｇ．4 ＳＫＰｐｏｔｅｎｔｉａｌｍａｐｓｏｂｔａｉｎｅｄｗｉｔｈＳＫＰｏｎａｓａｍｐｌｅｏｆＡＺ91ＤｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｃｏｕｐｌｅｄｗｉｔｈＨ62ｂｒａｓｓａｌｌｏｙｄｕｒｉｎｇａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｔｅｓｔｉｎｇｉｎａｓａｌｔ ｓｐｒａｙｆｏｇｃｈａｍｂｅｒ：（ａ）2ｈ；（ｂ）8ｈ；（ｃ）24ｈ；（ｄ）48ｈ 3 讨论与分析 3∙1 ＡＺ91Ｄ镁合金与 Ｈ62铜合金电偶腐蚀效应 扫描开尔文探针技术是通过测量真空或空气中 金属表面电子逸出功的方法测定金属表面的接触 电位差 ［19］．金属腐蚀电位 Ｅｃｏｒｒ与所测的伏打电位差 ΔΨ Ｐｒ Ｅｌ具有以下的线性关系： Ｅｃｏｒｒ＝ΔΨ Ｐｒ Ｅｌ＋Ｃｏｎｓｔ （1） ＶＫＰ＝ΔΨ Ｐｒ Ｅｌ （2） 式中等号右侧的常数项 Ｃｏｎｓｔ要通过实验来确定； ＶＫＰ为电路中调节探针的对地电位当调节至回路中 电流为零时得式 （2）．因此根据式 （1）和 （2）就 ·1026·
第8期 肖葵等：采用开尔文扫描探针技术研究镁合金偶接钥合金的电偶腐蚀规律 .1027. 可以由Vkp求得金属电极的腐蚀电位Er 2Mg++3H20+30H+CT→ SKP对AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试样 Mg(OH)3CH 3H2O (6) 的伏打电位分布测试（图2(b)结果表明，在 微溶的M空(OH)3Ck3H20覆盖在表面，导致 AZ91D镁合金或H62黄铜表面各自区域内，k基 表面离子自由移动的区域减少，因而可以起到一定 本上相等，原始偶接试样中AZ91D镁合金的平均 的阻碍氧和其他介质渗入的作用，对AZ91D镁合金 伏打电位约为一1.54V,而H62铜合金的平均伏打 基体可以起到一定的保护作用，因此，在经过盐雾 电位约为一0.32V.AZ91D镁合金与H62黄铜的 实验后，不同阶段的测试伏打电位分布图表现出覆 Vk差异显著，两者偶接后的平均伏打电位差约为 盖腐蚀产物区域的伏打电位正移，平均伏打电位为 -1.22V. -0.08-0.10V. 根据电偶腐蚀的电化学腐蚀动力学原理，两种 3.3AZ91D镁合金在盐雾条件下电偶腐蚀效应变 不同金属偶接后的腐蚀电流强度与阴、阳极电势差、 化规律 极化率和欧姆电阻有关，电偶腐蚀速率又与电偶腐 针对镁合金宏观电偶腐蚀的研究表明四，镁合 蚀电流强度成正比，电偶腐蚀电流随阴、阳极金属电 金所接触的阴极金属对其阳极极化而加速腐蚀，随 势差的增大而增大，从而使阳极金属腐蚀速率加大， 距离的下降，电偶电流密度在镁合金一侧比在阴极 阴极金属腐蚀速率降低[20.因此，AZ91D镁合金与 相一侧下降更快，即电偶电流在镁合金上的分布比 H62黄铜偶接后显示出较为显著的电偶腐蚀效应， 在阴极金属上的分布更窄、更集中，表明电偶电流作 在潮湿、污染的大气环境中AZ91D镁合金极易发生 用具有一定的范围.在中性盐雾实验中，AZ91D镁 电偶腐蚀 合金与H62黄铜偶接试样在电偶腐蚀初期(2~ 3.2AZ91D镁合金在盐雾条件下电偶腐蚀电化学 4h),其腐蚀在偶接界面AZ91D镁合金一侧较小区 规律 域范围内发生（图3(a)和(b)),由于AZ91D镁合 AZ91D镁合金与H62黄铜偶接试样在盐雾条 金发生腐蚀区域覆盖腐蚀产物，导致AZ91D镁合金 件下，由于H62黄铜与AZ91D镁合金电位相比较 腐蚀产物覆盖区域与未腐蚀的基体之间存在显著的 高，因此阳极反应在AZ91D镁合金区域发生： 电位差(-1.50~-1.40V),促进了AZ91D镁合金 Mg(sMg+(aq）)+2e (3) 基体腐蚀的进一步发展，腐蚀产物覆盖区域不断扩 具有较高电位的H62黄铜区域发生阴极反应，在薄 大（图3(c)和(d)) 的电解液膜情况下，不同于溶液中阴极以氢去极化 在中性盐雾实验中，偶接试样中AZ91D镁合金 为主，而是随着金属表面的水膜越薄，氧去极化的作 作为阳极加速腐蚀，相反，H62铜合金作为阴极，经 用越显著 过盐雾实验后，测得伏打电位正移至0.06~0.21V 02(g)十2H20+4e→40H(aq) (4) 范围内，表明其在盐雾实验初期得到保护，腐蚀不明 阳极附近生成氢氧化镁： 显.当AZ91D镁合金表面逐渐被腐蚀产物覆盖，由 Mg (ag)+20H-Mg(OH)2 (s)(5) 于腐蚀产物的生成对基体起到了一定的保护作用， 因此，在中性盐雾实验中，AZ91D镁合金发生电偶 AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试样的伏打电位 腐蚀，阴极反应（式(4）)产生的OH进入阳极区 差降低，减少了对H62铜合金保护作用，在盐雾实 域，导致AZ91D镁合金发生腐蚀，生成腐蚀产物之 验48h后，H62铜合金局部区域开始发生腐蚀 一为Mg(OH)2(式(5))，碱化是镁合金腐蚀的重要 (图3(d)) 效应之一 在中性盐雾条件下，沉积在镁合金表面的NaCI 4结论 颗粒具有很强的吸湿性，能很快从潮湿的大气中吸 扫描开尔文探针技术可以实现AZ91D镁合金 附水分，形成NaCl溶液，电解液中C「的存在，不仅 与H62铜合金偶接试样在中性盐雾实验过程中伏 增强薄液膜中的导电性，而且还会破坏AZ91D镁合 打电位差变化的原位测量，通过实验测量的伏打电 金表面的Mg(OH)z保护膜，因此沉积NaCl颗粒将 位差与腐蚀电位呈线性关系，比较得出电偶腐蚀电 进一步加速AZ91D镁合金的腐蚀，Mg(OH)2氧化 位的变化情况，AZ91D镁合金电偶腐蚀规律表明： 膜的溶解使金属露出新鲜表面，为氧和其他介质的 由于AZ91D镁合金与H62铜合金存在较大的伏打 渗入提供了通道，导致AZ91D镁合金进一步发生电 电位差，盐雾实验初期，偶接界面AZ91D镁合金一 化学反应2四： 侧区域发生腐蚀，而H62铜合金则受到保护，没有
第 8期 肖 葵等： 采用开尔文扫描探针技术研究镁合金偶接铜合金的电偶腐蚀规律 可以由 ＶＫＰ求得金属电极的腐蚀电位 Ｅｃｏｒｒ． ＳＫＰ对 ＡＺ91Ｄ镁合金与 Ｈ62铜合金偶接试样 的伏打电位分布测试 （图 2（ｂ））结 果 表 明在 ＡＺ91Ｄ镁合金或 Ｈ62黄铜表面各自区域内ＶＫＰ基 本上相等原始偶接试样中 ＡＺ91Ｄ镁合金的平均 伏打电位约为 －1∙54Ｖ而 Ｈ62铜合金的平均伏打 电位约为 －0∙32Ｖ．ＡＺ91Ｄ镁合金与 Ｈ62黄铜的 ＶＫＰ差异显著两者偶接后的平均伏打电位差约为 －1∙22Ｖ． 根据电偶腐蚀的电化学腐蚀动力学原理两种 不同金属偶接后的腐蚀电流强度与阴、阳极电势差、 极化率和欧姆电阻有关电偶腐蚀速率又与电偶腐 蚀电流强度成正比电偶腐蚀电流随阴、阳极金属电 势差的增大而增大从而使阳极金属腐蚀速率加大 阴极金属腐蚀速率降低 ［20］．因此ＡＺ91Ｄ镁合金与 Ｈ62黄铜偶接后显示出较为显著的电偶腐蚀效应 在潮湿、污染的大气环境中 ＡＺ91Ｄ镁合金极易发生 电偶腐蚀． 3∙2 ＡＺ91Ｄ镁合金在盐雾条件下电偶腐蚀电化学 规律 ＡＺ91Ｄ镁合金与 Ｈ62黄铜偶接试样在盐雾条 件下由于 Ｈ62黄铜与 ＡＺ91Ｄ镁合金电位相比较 高因此阳极反应在 ＡＺ91Ｄ镁合金区域发生： Ｍｇ（ｓ） Ｍｇ 2＋ （ａｑ） ＋2ｅ （3） 具有较高电位的 Ｈ62黄铜区域发生阴极反应．在薄 的电解液膜情况下不同于溶液中阴极以氢去极化 为主而是随着金属表面的水膜越薄氧去极化的作 用越显著． Ｏ2（ｇ） ＋2Ｈ2Ｏ ＋4ｅ 4ＯＨ － （ａｑ） （4） 阳极附近生成氢氧化镁： Ｍｇ 2＋ （ａｑ） ＋2ＯＨ － Ｍｇ（ＯＨ）2（ｓ） （5） 因此在中性盐雾实验中ＡＺ91Ｄ镁合金发生电偶 腐蚀阴极反应 （式 （4））产生的 ＯＨ －进入阳极区 域导致 ＡＺ91Ｄ镁合金发生腐蚀生成腐蚀产物之 一为 Ｍｇ（ＯＨ）2（式 （5））碱化是镁合金腐蚀的重要 效应之一． 在中性盐雾条件下沉积在镁合金表面的 ＮａＣｌ 颗粒具有很强的吸湿性能很快从潮湿的大气中吸 附水分形成 ＮａＣｌ溶液．电解液中 Ｃｌ －的存在不仅 增强薄液膜中的导电性而且还会破坏 ＡＺ91Ｄ镁合 金表面的 Ｍｇ（ＯＨ）2保护膜因此沉积 ＮａＣｌ颗粒将 进一步加速 ＡＺ91Ｄ镁合金的腐蚀．Ｍｇ（ＯＨ）2氧化 膜的溶解使金属露出新鲜表面为氧和其他介质的 渗入提供了通道导致 ＡＺ91Ｄ镁合金进一步发生电 化学反应 ［21］： 2Ｍｇ 2＋ ＋3Ｈ2Ｏ＋3ＯＨ － ＋Ｃｌ － Ｍｇ2（ＯＨ）3Ｃｌ·3Ｈ2Ｏ （6） 微溶的 Ｍｇ2（ＯＨ）3Ｃｌ·3Ｈ2Ｏ覆盖在表面导致 表面离子自由移动的区域减少因而可以起到一定 的阻碍氧和其他介质渗入的作用对 ＡＺ91Ｄ镁合金 基体可以起到一定的保护作用．因此在经过盐雾 实验后不同阶段的测试伏打电位分布图表现出覆 盖腐蚀产物区域的伏打电位正移平均伏打电位为 －0∙08～0∙10Ｖ． 3∙3 ＡＺ91Ｄ镁合金在盐雾条件下电偶腐蚀效应变 化规律 针对镁合金宏观电偶腐蚀的研究表明 ［20］镁合 金所接触的阴极金属对其阳极极化而加速腐蚀．随 距离的下降电偶电流密度在镁合金一侧比在阴极 相一侧下降更快即电偶电流在镁合金上的分布比 在阴极金属上的分布更窄、更集中表明电偶电流作 用具有一定的范围．在中性盐雾实验中ＡＺ91Ｄ镁 合金与 Ｈ62黄铜偶接试样在电偶腐蚀初期 （2～ 4ｈ）其腐蚀在偶接界面 ＡＺ91Ｄ镁合金一侧较小区 域范围内发生 （图 3（ａ）和 （ｂ））．由于 ＡＺ91Ｄ镁合 金发生腐蚀区域覆盖腐蚀产物导致 ＡＺ91Ｄ镁合金 腐蚀产物覆盖区域与未腐蚀的基体之间存在显著的 电位差 （－1∙50～－1∙40Ｖ）促进了 ＡＺ91Ｄ镁合金 基体腐蚀的进一步发展腐蚀产物覆盖区域不断扩 大 （图 3（ｃ）和 （ｄ））． 在中性盐雾实验中偶接试样中 ＡＺ91Ｄ镁合金 作为阳极加速腐蚀．相反Ｈ62铜合金作为阴极经 过盐雾实验后测得伏打电位正移至 0∙06～0∙21Ｖ 范围内表明其在盐雾实验初期得到保护腐蚀不明 显．当 ＡＺ91Ｄ镁合金表面逐渐被腐蚀产物覆盖由 于腐蚀产物的生成对基体起到了一定的保护作用 ＡＺ91Ｄ镁合金与 Ｈ62铜合金偶接试样的伏打电位 差降低减少了对 Ｈ62铜合金保护作用在盐雾实 验 48ｈ后Ｈ62铜合金局部区域开始发生腐蚀 （图 3（ｄ））． 4 结论 扫描开尔文探针技术可以实现 ＡＺ91Ｄ镁合金 与 Ｈ62铜合金偶接试样在中性盐雾实验过程中伏 打电位差变化的原位测量通过实验测量的伏打电 位差与腐蚀电位呈线性关系比较得出电偶腐蚀电 位的变化情况．ＡＺ91Ｄ镁合金电偶腐蚀规律表明： 由于 ＡＺ91Ｄ镁合金与 Ｈ62铜合金存在较大的伏打 电位差盐雾实验初期偶接界面 ＡＺ91Ｄ镁合金一 侧区域发生腐蚀而 Ｈ62铜合金则受到保护没有 ·1027·
,1028, 北京科技大学学报 第32卷 发生明显腐蚀.随着盐雾实验时间的延长，AZ91D 金偶接后的大气腐蚀行为，中国有色金属学报，2005,15 镁合金腐蚀产物覆盖区域与未腐蚀的基体间存在显 (12):1938) [11]Zhang JX.Zhang W,Li JQ et al Galvanic corosion ofmag- 著的电位差，导致AZ91D镁合金基体不断发展.由 nesim alloys in amospheric envimonment J Univ Sci Technol Bei 于AZ91D镁合金在盐雾中生成的腐蚀产物对基体 jmg200628(5):69 具有一定的保护作用，随着实验时间的延长，其电偶 (张继心，张巍，李久青，等.镁合金在大气环境中的电偶腐 腐蚀效应逐渐降低， 蚀.北京科技大学学报，200628(5)：69) [12]He JQ.Wang Z Zhang W.etal Gahvanic corosion formagne- 参考文献 sim alloy coupled with dissin ilar metallic materials during salt spray and hum dity cycle test Corms SciProt Technol 2004.16 [1]Zhang J Zhang Z H.Applica tion of Magnesim Alloys Beijing (3):141 Chem ical Industry Press 2004 (何积铨，王湛，张巍，等，模拟大气环境中加速镁合金电偶 (张津，章宗和.镁合金及应用，北京：化学工业出版社， 腐蚀的研究.腐蚀科学与防护技术，2004,16(3)：141) 2004) [13]Stramann M.The investigation of the comosion pmperties ofmet [2]Zeng R C KeW,Xu Y B.et al Recent devebpment and appli als covend with adsoed electmolyte layers a new experiental cation ofmagnesim alloys Acta Metall Sin 2001 37(7):673 technique Corms Sci 1987,27(8):869 (曾荣昌，柯伟，徐永波，等，Mg合金的最新发展及应用前景 [14]Stramann M.StreckelH.On the amospheric cormosion of metals 金属学报，2001,37(7)：673) which are coverd with thin electmolyte layer I.Verification of [3]Kainer K U.Magnesim Alloys and Technobgy Weinhein:Wi the experinental technique Corms Sci 1990 30 (6/7):681 ley-VCH.2003 [15]Stramann M.StreckelH.On the amospheric cormosion of metals [4]Yu G.Liu Y L LiY,et al Cormsion and pmotection ofmagnesi which ar covend with thn elctmolyte layers lI.Experinental m albys Chin J NonfermousMet 2002 12(6):1087 results Corms Sci 1990 30 (6/7):697 (余刚，刘跃龙，李瑛，等。Mg合金的腐蚀与防护.中国有色 [16]Stramann M.StreckelH.On the amospheric cormsion of metals 金属学报，200212(6)：1087) which ar covend with thn electmolyte lyerl.the measum- [5]MakarG L K uger J Cormsion of magnesim.Int Mater Rev ment of polarisation curves on metal surfaces which are covered by 199338(3):138 thin eleetmolyte layers Corms Sci 1990 30 (6/7):715 [6]SongG L Cormsion and Pmtection of Magnesim Alloys Beijing [17]Taham A.KodanaT.Potental distrbution measunment in gal Chen ical Industry Press 2006 van ic cormsion ofZn/Fe couple by means ofKelvn pmbe Cormos (宋光铃.镁合金腐蚀与防护，北京：化学工业出版社，2006) Sci200042(4):655 [7]SongGL A trens A.Cormsion mechanism ofmagnesim alloys [18]Zou F.Han W,Long K.et al Detem ination ofKelvn potental Ady Eng Mater 1999 1(1):11 by linear regmession Cors SciPmtTechnol 1995 7(1):17 [8]Zhang Y J Yan C W.Wang F H.et al Application cormsion (邹锋，韩薇，龙康，等.线性回归法进行Kew电位测试腐 and protection ofmagnesim and its albys J Mater Pt 2002 蚀科学与防护技术，1995,7(1)：17) 35(4):4 [19]An Y H.Dong C F.Xiao K.et al Pmgmess of applicatinn of (张永君，严川伟，王福会，等.镁的应用及其腐蚀与防护 Kelvn pmobe technque in studies on ekctrochem istry Coros Sci 材料保护，200235(4)：4) PmotTechnol 2008 20(6):440 [9]X iao K.DongC F LiX G.et al Research on amospheric galvanic (安英辉，董超芳，肖葵，等.Kewn探针测量技术在电化学研 cormosion evalation of magnesim alloy Rare Met Mater Eng 究中的应用进展.腐蚀科学与防护技术，200820(6)：440) 2006,35(11):1716 [20]Song G L Johannesson B.Hapugoda S et al Galvanic com (肖葵，董超芳，李晓刚，等.镁合金在大气环境中电偶腐蚀 sion ofmagnesim alloy A291D in contact w ith an akm inim al- 行为及规律的研究.稀有金属材料与工程，2006,35(11)： by steel and zne Corms Sci 2004.46(4):955 1716) [21]Ln C LiX G.A mospheric cormsion nitial stages ofmagnesim [10]Dong C F.X iao K.LiJQ etal Amospheric cormsion behav alby in the presence of NaCl and SO2.J Univ Sci Technol Bei ior of AM60 magnesim alby coupld wih Cu alby and Alalby jmg2004,26(5):524 Chin J Nonfermous Met 2005 15(12):1938 (林翠，李晓刚.NC沉积和SO2污染对镁合金初期大气腐 (董超芳，肖葵，李久青，等.AM60镁合金与铜合金及铝合 蚀行为的影响.北京科技大学学报，2004.26(5)：524)
北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 发生明显腐蚀．随着盐雾实验时间的延长ＡＺ91Ｄ 镁合金腐蚀产物覆盖区域与未腐蚀的基体间存在显 著的电位差导致 ＡＺ91Ｄ镁合金基体不断发展．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随着实验时间的延长其电偶 腐蚀效应逐渐降低． 参 考 文 献 ［1］ ＺｈａｎｇＪＺｈａｎｇＺＨ．ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＭａｇｎｅｓｉｕｍＡｌｌｏｙｓ．Ｂｅｉｊｉｎｇ： ＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＰｒｅｓｓ2004 （张津章宗和．镁合金及应用．北京：化学工业出版社 2004） ［2］ ＺｅｎｇＲＣＫｅＷＸｕＹＢｅｔａｌ．Ｒｅｃｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉ- ｃａｔｉｏｎｏｆｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｓ．ＡｃｔａＭｅｔａｌｌＳｉｎ200137（7）：673 （曾荣昌柯伟徐永波等 ．Ｍｇ合金的最新发展及应用前景． 金属学报200137（7）：673） ［3］ ＫａｉｎｅｒＫＵ．Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ-ＡｌｌｏｙｓａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｗｅｉｎｈｅｉｍ：Ｗｉ- ｌｅｙ-ＶＣＨ2003 ［4］ ＹｕＧＬｉｕＹＬＬｉＹｅｔａｌ．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｍａｇｎｅｓｉ- ｕｍａｌｌｏｙｓ．ＣｈｉｎＪＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔ200212（6）：1087 （余刚刘跃龙李瑛等．Ｍｇ合金的腐蚀与防护．中国有色 金属学报200212（6）：1087） ［5］ ＭａｋａｒＧＬＫｒｕｇｅｒＪ．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆｍａｇｎｅｓｉｕｍ．ＩｎｔＭａｔｅｒＲｅｖ 199338（3）：138 ［6］ ＳｏｎｇＧＬ．ＣｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆＭａｇｎｅｓｉｕｍＡｌｌｏｙｓ．Ｂｅｉｊｉｎｇ： ＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＰｒｅｓｓ2006 （宋光铃．镁合金腐蚀与防护．北京：化学工业出版社2006） ［7］ ＳｏｎｇＧＬＡｔｒｅｎｓＡ．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｓ． ＡｄｖＥｎｇＭａｔｅｒ19991（1）：11 ［8］ ＺｈａｎｇＹＪＹａｎＣＷＷａｎｇＦＨｅｔａｌ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｍａｇｎｅｓｉｕｍａｎｄｉｔｓａｌｌｏｙｓ．ＪＭａｔｅｒＰｒｏｔ2002 35（4）：4 （张永君严川伟王福会等．镁的应用及其腐蚀与防护． 材料保护200235（4）：4） ［9］ ＸｉａｏＫＤｏｎｇＣＦＬｉＸＧｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｇａｌｖａｎｉｃ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ．ＲａｒｅＭｅｔＭａｔｅｒＥｎｇ 200635（11）：1716 （肖葵董超芳李晓刚等．镁合金在大气环境中电偶腐蚀 行为及规律的研究．稀有金属材料与工程200635（11）： 1716） ［10］ ＤｏｎｇＣＦＸｉａｏＫＬｉＪＱｅｔａｌ．Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎｂｅｈａｖ- ｉｏｒｏｆＡＭ60ｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｃｏｕｐｌｅｄｗｉｔｈＣｕａｌｌｏｙａｎｄＡｌａｌｌｏｙ． ＣｈｉｎＪＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔ200515（12）：1938 （董超芳肖葵李久青等．ＡＭ60镁合金与铜合金及铝合 金偶接后的大气腐蚀行为．中国有色金属学报200515 （12）：1938） ［11］ ＺｈａｎｇＪＸＺｈａｎｇＷＬｉＪＱｅｔａｌ．Ｇａｌｖａｎｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆｍａｇ- ｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｓｉｎａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．ＪＵｎｉｖＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌＢｅｉ- ｊｉｎｇ200628（5）：69 （张继心张巍李久青等．镁合金在大气环境中的电偶腐 蚀．北京科技大学学报200628（5）：69） ［12］ ＨｅＪＱＷａｎｇＺＺｈａｎｇＷｅｔａｌ．Ｇａｌｖａｎｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎｆｏｒｍａｇｎｅ- ｓｉｕｍａｌｌｏｙｃｏｕｐｌｅｄｗｉｔｈｄｉｓｓｉｍｉｌａｒｍｅｔａｌｌｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｄｕｒｉｎｇｓａｌｔ ｓｐｒａｙａｎｄｈｕｍｉｄｉｔｙｃｙｃｌｅｔｅｓｔ．ＣｏｒｒｏｓＳｃｉＰｒｏｔＴｅｃｈｎｏｌ200416 （3）：141 （何积铨王湛张巍等．模拟大气环境中加速镁合金电偶 腐蚀的研究．腐蚀科学与防护技术200416（3）：141） ［13］ ＳｔｒａｔｍａｎｎＭ．Ｔｈｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍｅｔ- ａｌｓｃｏｖｅｒｅｄｗｉｔｈａｄｓｏｒｂｅｄｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｌａｙｅｒｓ：ａｎｅｗｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．ＣｏｒｒｏｓＳｃｉ198727（8）：869 ［14］ ＳｔｒａｔｍａｎｎＭＳｔｒｅｃｋｅｌＨ．Ｏｎｔｈｅａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆｍｅｔａｌｓ ｗｈｉｃｈａｒｅｃｏｖｅｒｅｄｗｉｔｈｔｈｉｎｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｌａｙｅｒｓ：Ⅰ．Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆ ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．ＣｏｒｒｏｓＳｃｉ199030（6／7）：681 ［15］ ＳｔｒａｔｍａｎｎＭＳｔｒｅｃｋｅｌＨ．Ｏｎｔｈｅａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆｍｅｔａｌｓ ｗｈｉｃｈａｒｅｃｏｖｅｒｅｄｗｉｔｈｔｈｉｎｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｌａｙｅｒｓ：Ⅱ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ．ＣｏｒｒｏｓＳｃｉ199030（6／7）：697 ［16］ ＳｔｒａｔｍａｎｎＭＳｔｒｅｃｋｅｌＨ．Ｏｎｔｈｅａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆｍｅｔａｌｓ ｗｈｉｃｈａｒｅｃｏｖｅｒｅｄｗｉｔｈｔｈｉｎｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｌａｙｅｒｓ：Ⅲ．ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅ- ｍｅｎｔｏｆｐｏｌａｒｉｓａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｏｎｍｅｔａｌｓｕｒｆａｃｅｓｗｈｉｃｈａｒｅｃｏｖｅｒｅｄｂｙ ｔｈｉｎｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｌａｙｅｒｓ．ＣｏｒｒｏｓＳｃｉ199030（6／7）：715 ［17］ ＴａｈａｒａＡＫｏｄａｍａＴ．Ｐｏｔｅｎｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｉｎｇａｌ- ｖａｎｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆＺｎ／ＦｅｃｏｕｐｌｅｂｙｍｅａｎｓｏｆＫｅｌｖｉｎｐｒｏｂｅ．Ｃｏｒｒｏｓ Ｓｃｉ200042（4）：655 ［18］ ＺｏｕＦＨａｎＷＬｏｎｇＫｅｔａｌ．ＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆＫｅｌｖｉｎｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｂｙｌｉｎｅａｒｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ．ＣｏｒｒｏｓＳｃｉＰｒｏｔＴｅｃｈｎｏｌ19957（1）：17 （邹锋韩薇龙康等．线性回归法进行 Ｋｅｌｖｉｎ电位测试．腐 蚀科学与防护技术19957（1）：17） ［19］ ＡｎＹＨＤｏｎｇＣＦＸｉａｏＫｅｔａｌ．Ｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆ Ｋｅｌｖｉｎｐｒｏｂｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎｓｔｕｄｉｅｓｏｎｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ．ＣｏｒｒｏｓＳｃｉ ＰｒｏｔＴｅｃｈｎｏｌ200820（6）：440 （安英辉董超芳肖葵等．Ｋｅｌｖｉｎ探针测量技术在电化学研 究中的应用进展．腐蚀科学与防护技术200820（6）：440） ［20］ ＳｏｎｇＧＬＪｏｈａｎｎｅｓｓｏｎＢＨａｐｕｇｏｄａＳｅｔａｌ．Ｇａｌｖａｎｉｃｃｏｒｒｏ- ｓｉｏｎｏｆｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙＡＺ91Ｄｉｎｃｏｎｔａｃｔｗｉｔｈａｎａｌｕｍｉｎｉｕｍａｌ- ｌｏｙｓｔｅｅｌａｎｄｚｉｎｃ．ＣｏｒｒｏｓＳｃｉ200446（4）：955 ［21］ ＬｉｎＣＬｉＸＧ．Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎｉｎｉｔｉａｌｓｔａｇｅｓｏｆｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆＮａＣｌａｎｄＳＯ2．ＪＵｎｉｖＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌＢｅｉ- ｊｉｎｇ200426（5）：524 （林翠李晓刚．ＮａＣｌ沉积和 ＳＯ2污染对镁合金初期大气腐 蚀行为的影响．北京科技大学学报200426（5）：524） ·1028·