摘 要: 镁合金作为最轻的金属结构材料，在汽车 、3C、 国防军工 、 航空航天等领域具有广阔的应用前景， 但耐蚀性较差是其大规模应用的瓶颈 。 介绍了镁合金的腐蚀机理，包括全面腐蚀 、 局部腐蚀 、 电偶腐蚀 等，以及影响镁合金耐腐蚀的因素，根据不同介质中的具体腐蚀情况，对影响镁合金腐蚀的三大因素作了 重点介绍，从而总结出提高镁合金防腐性能的两个研究方向，一是改善镁合金的本征耐蚀性，即通过优化 合金成分，改善镁合金的微观组织等方式提高材料的耐蚀性; 二是采用表面防护处理技术，通过表面防护 层对基体进行保护，隔离腐蚀介质与基体 。 然后详细综述了净化合金成分 、 开发新型耐蚀镁合金 、 改善镁 合金的表层微观组织等提高镁合金本征耐蚀性的方法，以及有机 / 聚合物 、 金属 / 化合物镁合金耐蚀涂层 的研究现状 。 最后指出了镁合金防腐技术研究过程中存在的问题和今后的发展方向 。
镁合金是目前已知最轻的金属结构材料，具有比 强度和比刚度高 、 切削性优良等特点 。 近年来， 镁合金引起了世界各国的广泛关注，都将其作为最有 潜力的轻质材料进行重点研究，并开发了一系列技术 推动镁合金在交通工具 、 航空航天和国防军工等领域 的应用 。 随着我国镁合金研究的不断深入，在镁 合金合金化设计 、 塑性变形等技术研究方面取得了长 足的进步，开发了一系列高强 、 导热 、 耐热等镁合金， 在航空航天 、 国防军工领域高强镁合金已部分替代了 中强铝合金 。 虽然镁合金有着广阔的应用前景， 但镁在金属结构材料中具有最低的标准电极电位，而 且其氧化膜疏松多孔，氧化膜的 PBＲ 比为 0． 81 ，不能 形成有效的稳定保护膜，在大多数腐蚀性环境下容易 出现电偶腐蚀 、 环境腐蚀等腐蚀问题，不能持续使 用 ，限制了镁合金的广泛应用 。 因此，如何提高 镁合金的耐蚀性已成为镁合金广泛应用必须解决的 瓶颈问题 。
1 镁合金的腐蚀机理
镁及镁合金在水溶液中腐蚀机理是一种物理化 学过程，其反应式为:
2 镁合金主要腐蚀类型及影响因素
2． 1 镁合金主要腐蚀类型
2． 1． 1 全面腐蚀
镁合金的全面腐蚀反应可用式( 1 ) 来描述，通常 与水发生电化学反应而导致镁的溶解，同时形成了六 方结构的氢氧化物膜，并产生氢气，镁离子和氢氧根 离子在晶体结构中呈交替排列，造成膜的基底层易开 裂，因此，膜层对基体没有保护作用 。 镁合金全面腐 蚀产物随着腐蚀环境与镁合金化学成分的不同而发 生变化 。
2． 1． 2 局部腐蚀
局部腐蚀的形式主要有丝状腐蚀 、 缝隙腐蚀和点 蚀 。 氧浓度差电池驱动是丝状腐蚀的主要因素，其头 部和尾部的电势差在 0． 1 ～ 0． 2 V 之间 。 对 AZ91 镁合金的研究表明，点蚀和丝状腐蚀是其早期腐蚀的 主要特征，而且最初的点蚀会导致丝状腐蚀 。 镁 合金的点蚀主要在表面的活性点上发生，而且电蚀一 旦发生，会有向合金内部发展的趋势 。 镁合金的点蚀 在含氯离子的溶液中表现最明显，主要是因为氯离子 的半径较小，渗透性较强，可以透过表面的钝化膜，且 吸附到钝化膜上的氯离子与镁离子结合生成可溶性 的氯化镁，破坏了钝化膜的结构，钝化膜破坏处的地 方与未破坏的地方形成钝化 - 活化电池，因而加速了 镁合金的电偶腐蚀 。
2． 1． 3 电偶腐蚀
镁具有较低的电极电位，当与阴极接触时极易发 生电偶腐蚀，通常情况下，阴极是与镁合金接触的其 他金属材料，或者镁合金内部的第二相和杂质元素， 分别称为外部电偶腐蚀和内部电偶腐蚀( 图 2 ) 。 Fe、Ni、Cu 等元素具有低氢过电位，通常充当高效阴 极，在镁合金中会导致严重的电偶腐蚀，而 Al、Zn、Cd 等金属具有较高的氢过电位，对镁合金的耐腐蚀性没有多大的损害作用 。 高导电的电解液 、 高的点位 差 、 阴极与阳极低的极化率 、 大的阴阳极面积比都会 增加电偶腐蚀速率 。
显微组织对镁合金腐蚀行为有很大影响，如快速 凝固的镁合金，由于凝固速度较快，在基体中的合金 元素分布相对均匀，提高了耐蚀性能 。 不同热处理工艺下的晶粒尺寸差异也会对腐蚀速率产生影响，对不 同晶粒尺寸 AZ91 合金的研究表明，合金的腐蚀速率 随晶粒尺寸的减小而减小 。
镁合金在不同的腐蚀介质中表现出不同的腐蚀 特征，在干燥的环境中，表面易生成灰色的保护膜而 不易腐蚀; 而盐，尤其是氯化物，可污染并破坏表面 膜，造成严重的局部侵蚀; 在农村及工业大气中发生 中等侵蚀，而在大多有机介质中则不受腐蚀 。 不同介 质中的具体腐蚀情况见表 1 所示 。
2 ) 阳极氧化 。 利用电解作用在金属表面成膜的 过程称为阳极氧化 ，阳极氧化膜为多孔双层结构， 较厚的多孔层为外层，较薄的致密层为内层，膜层的 成分由合金元素的氧化物和沉积的氧化物共同组成 。 阳极氧化膜空隙大 、 无规则 、 分布不均匀，如果不进行 封闭，耐蚀性非常差，因此，需进行后续的封孔处理， 使其既美观又耐蚀 。 早期的阳极氧化工艺主要有 DOW17、Cr22 及 HAE 工艺等 ，如表 3 所示，处 理液中含有铬化合物，污染严重，因此逐渐开发了磷 酸盐等环保型阳极氧化工艺 。
化合物涂层在中性或者酸性腐蚀介质中呈现出 比镁合金基体高得多的化学惰性 。 在镁及镁合金基 体表面制备出一层致密的化合物涂层将大大提高基 体的腐蚀电位，提高耐蚀性 。 目前已通过 PVD 等技 术在镁合金表面制备出 Ti N、Al N、Cr N 以及 Al 2 O 3 等 化合物膜层 。 化合物层与基体附着力和耐磨性 好，但因现有工艺制备的化合物涂层中存在孔隙，因 此化合物涂层的耐蚀性并未充分体现出来 。
冷喷涂是相对较新的一种喷涂技术，它是利用高 速压缩气体将金属或者陶瓷粉末加速后喷涂到基材 表面，通过金属粉末塑性变形形成致密的涂层 。 与传 统的热喷涂相比，冷喷涂工艺过程温度低，非常适合镁 合金等易氧化或对热较敏感的基材，冷喷涂铝合金等 在镁合金耐蚀防护领域展现出良好的应用前景 。
4 结论
当前，镁合金耐蚀性方面的研究已取得了可喜的 成果 。 但随着镁合金应用深度及广度的不断扩大，将 会遇到更为复杂的服役工况，镁合金表面涂层在满足 防腐的同时，还要满足耐磨等多种条件下的使用环 境，对镁合金表面处理技术提出了更高的要求 。 此 外，还必须考虑镁合金耐蚀技术的先进性 、 有效性，工 艺的可操作性，涂层的性价比，以及环保问题等因素 。 这些因素直接决定了镁合金的服役能力 。 因此，在未 来相当长的一段时间里，提高镁合金耐蚀性仍需做大量的研究才能满足汽车 、3C、 国防军工 、 航空航天等行 业对轻质镁合金材料的需求 。
