姜倩等：可溶性镁合金的制备及其性能 ·195· 性镁合金中Al的含量决定了合金中B相的数量，而 B相对镁合金的溶解性能有着重要影响，B相作为 镁合金溶解的阴极驱动力，对于可溶性镁合金的溶 解起到电偶加速效应，促进α相的溶解，随着A含 初始形貌 24h 48h 量的增加，B相不断在α相的晶界析出，可溶性镁合 图5可溶性镁合金浸泡前后形貌 金中的阝相数量不断增多，B相引起的电偶腐蚀作 Fig.5 Morphology of soluble magnesium alloy before and after im- mersion 用逐渐加强，因此随A!含量的增加，可溶性镁合金 的溶解速率增大，溶解速率正比于B相数量. 金在KCI溶液中主要发生析氢反应和电化学反 应[)，如式(1)~(3)所示.C1是一种比较常见的 A-1 ◆一A1-2 腐蚀性离子，C1尺寸非常小且渗透性较高.在溶解 0 一A1-3 ◆A1-4 初始阶段，可溶性镁合金溶解速率较慢，原因是试样 表面附着疏松多孔的溶解产物Mg(OH)2,其作用相 6 当于一层钝化膜，阻隔了KC1溶液与镁合金基体的 直接接触，随着溶解时间的增加，溶解产物脱落， CIˉ与新的合金界面接触导致溶解速率变大，镁合 金在KCI水溶液中的溶解本质是微电偶腐蚀，包括 010203040 50 60 70 试样在腐蚀液中表面膜的形成及增厚、活性氯离子 时间h 的腐蚀浸入[20).腐蚀产物Mg(OH)2对CI~具有一 图4含铝量不同的可溶性镁合金在质量分数为3%的KCI溶液 定的阻挡作用，但是Mg(OH),结构疏松保护作用很 中剩余质量随时间的变化规律 弱，随着腐蚀时间的延长，活性C~扩散和吸附增强 Fig.4 Time-variation of residual mass of soluble magnesium alloy in the 3%(mass fraction)of KCl solution at room temperature with dif- 并逐渐破坏了钝化膜，从而加速了镁合金的点蚀，最 ferent aluminum contents 终导致基体失效，溶解的全过程都伴有大量气泡 产生 表2可溶性镁合金在室温质量分数为3%的KC溶液中72h的平 均溶解速率 在析氢反应中 Table 2 Average dissolution rate of samples in the 3%(mass fraction) 阳极反应的方程式为： KCI solution at room temperature for 72 h Mg→Mg2++2e (1) 试样编号 溶解速率/(mg.h"1.cm2) 阴极反应的方程式为： A-1 2.99 2H,0+2e→H2+20H- (2 A-2 3.16 总反应的方程式： A-3 7.34 Mg+2H20→Mg(OH)2+H2 (3) A-4 7.42 ■-0%KC1 图5为可溶性镁合金浸泡后形貌，试样在质量 10 ·0.5%KCl ▲1%KCl 分数为3%的KCl溶液中浸泡48h后，试样体积明 -2%KC1 显减少，溶解后试样失去金属光泽，均匀分布着蜂窝 ◆一3%KCl 6 状小坑，呈现多孔且不规则的腐蚀形貌，这是因为呈 网状分布的B相分布在α-Mg周围，在溶解过程中 α-Mg作为溶解的溶解相从合金基体上剥落，而B 2 相作为阴极而保留下来使合金表面呈均匀分布的多 1020304050 60708090 孔腐蚀形貌 时间h 图6为不同浓度的KCI溶液中可溶性镁合金试 图6可溶性镁合金在不同质量分数KCI溶液中剩余质量随时间 样剩余质量随时间变化规律，可以看出：试样在常温 的变化规律 Fig.6 Time-variation of residual mass of soluble magnesium alloy so- 下不同浓度KCI溶液中浸泡72h内，随着KCI浓度 lution at room temperature in different mass fractions of KCl solution 的增加，可溶性镁合金的溶解速率逐渐增大，KCl质 量分数为3%时，可溶性镁合金溶解性能最好.镁合 图7为可溶性镁合金试样的极化曲线，其中i姜 倩等: 可溶性镁合金的制备及其性能 性镁合金中 Al 的含量决定了合金中 茁 相的数量,而 茁 相对镁合金的溶解性能有着重要影响,茁 相作为 镁合金溶解的阴极驱动力,对于可溶性镁合金的溶 解起到电偶加速效应,促进 琢 相的溶解,随着 Al 含 量的增加,茁 相不断在 琢 相的晶界析出,可溶性镁合 金中的 茁 相数量不断增多,茁 相引起的电偶腐蚀作 用逐渐加强,因此随 Al 含量的增加,可溶性镁合金 的溶解速率增大,溶解速率正比于 茁 相数量. 图 4 含铝量不同的可溶性镁合金在质量分数为 3% 的 KCl 溶液 中剩余质量随时间的变化规律 Fig. 4 Time鄄variation of residual mass of soluble magnesium alloy in the 3% (mass fraction) of KCl solution at room temperature with dif鄄 ferent aluminum contents 表 2 可溶性镁合金在室温质量分数为 3% 的 KCl 溶液中 72 h 的平 均溶解速率 Table 2 Average dissolution rate of samples in the 3% (mass fraction) KCl solution at room temperature for 72 h 试样编号 溶解速率/ (mg·h - 1·cm - 2 ) Al鄄鄄1 2郾 99 Al鄄鄄2 3郾 16 Al鄄鄄3 7郾 34 Al鄄鄄4 7郾 42 图 5 为可溶性镁合金浸泡后形貌,试样在质量 分数为 3% 的 KCl 溶液中浸泡 48 h 后,试样体积明 显减少,溶解后试样失去金属光泽,均匀分布着蜂窝 状小坑,呈现多孔且不规则的腐蚀形貌,这是因为呈 网状分布的 茁 相分布在 琢鄄Mg 周围,在溶解过程中 琢鄄Mg 作为溶解的溶解相从合金基体上剥落,而 茁 相作为阴极而保留下来使合金表面呈均匀分布的多 孔腐蚀形貌. 图 6 为不同浓度的 KCl 溶液中可溶性镁合金试 样剩余质量随时间变化规律,可以看出:试样在常温 下不同浓度 KCl 溶液中浸泡 72 h 内,随着 KCl 浓度 的增加,可溶性镁合金的溶解速率逐渐增大,KCl 质 量分数为 3% 时,可溶性镁合金溶解性能最好. 镁合 图 5 可溶性镁合金浸泡前后形貌 Fig. 5 Morphology of soluble magnesium alloy before and after im鄄 mersion 金在 KCl 溶液中主要发生析氢反应和电化学反 应[19] ,如式(1) ~ (3)所示. Cl - 是一种比较常见的 腐蚀性离子,Cl - 尺寸非常小且渗透性较高. 在溶解 初始阶段,可溶性镁合金溶解速率较慢,原因是试样 表面附着疏松多孔的溶解产物 Mg(OH)2 ,其作用相 当于一层钝化膜,阻隔了 KCl 溶液与镁合金基体的 直接接触,随着溶解时间的增加,溶解产物脱落, Cl - 与新的合金界面接触导致溶解速率变大,镁合 金在 KCl 水溶液中的溶解本质是微电偶腐蚀,包括 试样在腐蚀液中表面膜的形成及增厚、活性氯离子 的腐蚀浸入[20] . 腐蚀产物 Mg(OH)2对 Cl - 具有一 定的阻挡作用,但是 Mg(OH)2结构疏松保护作用很 弱,随着腐蚀时间的延长,活性 Cl - 扩散和吸附增强 并逐渐破坏了钝化膜,从而加速了镁合金的点蚀,最 终导致基体失效,溶解的全过程都伴有大量气泡 产生. 在析氢反应中, 阳极反应的方程式为: Mg寅Mg 2 + + 2e - (1) 阴极反应的方程式为: 2H2O + 2e - 寅H2 + 2OH - (2) 总反应的方程式: Mg + 2H2O寅Mg(OH)2 + H2 (3) 图6 可溶性镁合金在不同质量分数 KCl 溶液中剩余质量随时间 的变化规律 Fig. 6 Time鄄variation of residual mass of soluble magnesium alloy so鄄 lution at room temperature in different mass fractions of KCl solution 图 7 为可溶性镁合金试样的极化曲线,其中 i ·195·