固溶温度对zk60镁合金耐腐蚀性能的影响

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1、固溶温度对ZK60镁合金耐腐蚀性能的影响李庆芬吴远志鵬鈕刘安民湖南工学院机械工程学院湖南工学院汽车零部件技术研宄院在不同温度(200300°C)下对铸态ZK60镁合金进行固溶处理，采用扫描电子显微镜观察不同温度固溶后合金的显微组织，并采用质量损失法和电化学方法研究了不同温度固溶后合金在质量分数为3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能。结果表明：随着固溶温度的升高，合金屮第二相的含量减少丑由连续分布变为不连续分布;随着固溶温度的升高，合金的腐蚀速率先升高后降低;经30(TC固溶处理后，ZK60镁合金的耐腐蚀性能最好，其腐蚀速率为4.575a1,自腐蚀电流密度和自腐蚀电位分别为0.01

2、1639mA•cm2和-1.5110V。关键词：ZK60镁合金;固溶温度;耐腐蚀性能;近年来，有关镁合金耐腐蚀性能的研宂表明，提高镁合金耐腐蚀性能的途径主要包括采用物理、化学或机械方法对合金表面进行处理mi和采用热处理、细晶化、合金化等手段对合金进行处理。固溶处理工艺有利于合金形成单相固溶体，从而提高其耐腐蚀性能。0前，关于固溶处理对耐腐蚀性能的影响己涉及到了Mg-Nd-ZnZr系合金U41、fe-6Al-5Pb-l.5Iri合金［15］、Mg-6Zn合金［16］、Mg-13Al-6Zn-4Cu合金UH,但是未见关于Mg-Zn-Zr系合金的报道。因此，作者以Mg-Zn-Zr系合

3、金（ZK60镁合金）为研究对象，研究了固溶处理温度对其耐腐蚀性能的影响规律。1试样制备与试验方法试验用材料为长沙银天轻合金有限公司生产的铸态ZK60镁合金，其化学成分如表1所示。将合金在SX-8-14型快速升温电阻炉中进行固溶处理，固溶温度分别为200，250，300°C,保温24h后，在室温下水淬。固溶处理后采用线切割截取试样，试样经打磨、抛光后，采用苦味酸溶液腐蚀，在ZTSS-EV018型扫描电子显微镜(SEM)下观察合金的显微组织。表1ZK60镁合金的化学成分(质量分数)Tab.1ChemicalcompositionofZK60magnesiumalloy(mass)静

4、态腐蚀试样经机械打磨抛光后，采用无水乙醇超声波清洗并进行干燥处理，然后在精度为0.000lg的分析天平上称重并记录。将试样浸泡在质量分数为3.5%的似01溶液中9611，试验温度为(26±1)°C，试样尺寸为10mmX10mmX20mm。将腐蚀后的试样在沸腾铬酸溶液中清洗5~10min,去除表面的腐蚀产物，再经蒸馏水清洗、无水乙醇檫拭、吹风机吹干后，采用电子分析天平秤重后计算腐蚀速率，并在扫描电子显微镜(SEM)下观察试样的腐蚀形貌。电化学腐蚀试样用铜导线连接后，放入PVC管用环氧树脂封装，试样的工作而积为100nim，在瑞士万通PGSTAT302N电化学工作站上进行电化学测试

5、，采用三电极体系，工作电极为不同温度固溶后的ZK60镁合金试样，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，辅助电极为铂片电极，试验温度为26°C,腐蚀介质为3.5%NaCl溶液。为得到稳定的开路电位，测试前先将试样在NaCl溶液屮浸泡30min,极化扫描区间为-2.(T-l.0V,扫描速率为lmV•S,交流阻抗测试的频率范围为lOmHz〜100kHz,电压振幅为5mV。2试验结果与讨论2.1对显微组织的影响由图1可知:铸态和不同温度固溶后ZK60镁合金的组织均由a-Mg棊体与呈连续网状分布在晶界上的第二相组成;随着闹溶温度的升高，晶界上的第二相明显减少且呈不连续分布;经300°C固溶处

6、理后，组织中的第二相几乎完全固溶在基体中，这说明铸态组织中的第二相经此固溶处理后溶入在基体中。2.2对耐腐蚀性能的影响由试验结果可知:铸态与经200，250,30(TC同溶处理后ZK60镁合金的腐蚀速率分别为5.4218,9.8659,4.8233,4.5752mm•a,可见腐蚀速率随着固溶温度的升高呈先升高后降低的趋势；当固溶温度为200°C时，其腐蚀速率略高于铸态的，经30CTC固溶处理后合金的耐腐蚀性能最好。铸态合金中的第二相呈连续网状分布于晶界处，而经200°C固溶处理后第二相的含量降低且呈不连续分布。一般来说，合金中的第二相呈连续网状分布在晶界处且含量较高时会有效阻碍

7、基体与腐蚀介质的接触，从而提高合金的耐腐蚀性能;反之，合金的耐腐蚀性能降低［18-19］。因此，经200°C固溶处理后，合金的耐腐蚀性能比铸态合金的略差。随着固溶温度的升高，晶界上的第二相人部分溶入基体内，微电池效应减弱,从而提高了合金的耐腐蚀性能，腐蚀速率也相应降低。图1铸态和不同温度固溶后ZK60镁合金的SEM形貌Fig.1SEMmorphologyofZK60magnesiumalloyatas-caststateandaftersolutionatdifferenttemperatu