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Al离子注入AZ31镁合金的电化学腐蚀研究

杨海钢  
【摘要】:本文研究了AZ31变形镁合金及其Al离子注入改性后的电化学腐蚀性能。阳极极化结果表明,AZ31镁合金在中性的NaCl溶液中活化溶解,随Cl~-浓度增加,腐蚀速率增加;当溶液的pH10.5时,阳极活化溶解,pH≥10.5时,发生自钝化,pH=12时钝化性能最好;在pH=12的0.01~0.08 N NaCl溶液中,随Cl~-浓度增加,点蚀击穿电位E_b降低。AZ31镁合金的电化学阻抗谱(EIS)测试结果表明,在阴极极化电位,阻抗谱由容抗弧组成,表征析氢反应过程,在自腐蚀电位和阳极极化电位,阻抗谱由高频容抗弧和低频感抗弧组成,前者表征析氢反应过程,后者表征电极反应存在中间腐蚀产物Mg~+,伴随合金成分的阳极溶解。 采用MEVVA离子源进行AZ31镁合金的Al离子注入表面改性研究,注入剂量为2×10~(16)、6×10~(16)和1×10~(17)ions/cm~2。X-ray衍射分析表明,金属间化合物相的析出与Al离子注入剂量和基体温度相关,室温及200℃升温注入时,1×10~(17)ions/cm~2注入剂量的镁合金有γ-Al_(12)Mg_(17)相析出,350℃升温注入时,三个注入剂量的均有γ-Al_(12)Mg_(17)相析出,金属Al离子室温注入退火镁合金时,1×10~(17)ions/cm~2注入剂量时有Al_3Mg_2相析出。阳极极化结果表明,Al离子室温注入、Al离子室温注入加退火处理及Al离子升温注入工艺均提高AZ31镁合金的自腐蚀电位E_(corr)和点蚀击穿电位E_b,降低维钝电流密度I_p和自腐蚀电流密度I_(corr),耐点蚀性能提高;注Al镁合金的耐腐蚀性能由表面改性层中的Al含量、合金相组织和表面状态决定,γ-Al_(12)Mg_(17)相的析出降低镁合金的耐腐蚀性能;在pH=12的0.08NNaCl溶液中,表面改性层中Al含量决定镁合金的电化学腐蚀性能;在pH=12的0.01N NaCl溶液中,综合考虑腐蚀性能、改性工艺和成本,350℃ Al离子升温注入是镁合金改性的最佳工艺,6×10~(16)ions/cm~2注入剂量是最佳剂量,自腐蚀电位E_(corr)和点蚀击穿电位E_b分别为-1200 mV、-970 mV,自腐蚀电流密度I_(corr)和维钝电流密度I_p分别为0.060μA/cm~2、0.001mA/cm~2。


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