AZ31镁合金的腐蚀性能研究+文献综述(7)
将图6、7相对比，同一试样在浸泡20小时后，氢气释放速率明显会减慢。这是由于在浸泡20小时后，在腐蚀表面覆盖了较厚的保护膜，腐蚀液不能有效地与镁合金表面接触，从而降低腐蚀速率。
图8 溶液PH值随浸泡时间的变化曲线
如图8为铸态AZ31镁合金在0.5%~5.0% NaCl溶液中PH值随浸泡时间的变化曲线。整个浸泡实验在进行130小时后，所有试样停止释放氢气，溶液中PH值文持稳定，在表3中列出。在图8中，对比各个NaCl浓度下，溶液PH值随时间变化的曲线斜率。对于0.5% NaCl溶液，PH上升的速率最慢。随着NaCl溶液浓度的增加，PH值上升的速率也增加。由此也可以看出Cl-对镁合金的腐蚀的促进作用。
同时，根据任一浓度下溶液PH值随浸泡时间的变化曲线，在镁合金腐蚀初期，溶液PH值随时间变化较快；而在腐蚀进行90小时以后，溶液的PH值基本保持不变。可以看出：镁合金在腐蚀溶液中的腐蚀速率随腐蚀时间的延长而减小, 并有逐步变缓的趋势。这主要是因为刚放入溶液中的试样, 表面比较光洁, 整个试样暴露在溶液中的面积最大, 从而具有较大的腐蚀速率；随着腐蚀时间的延长, 腐蚀产物量会逐渐增多, 这些腐蚀产物覆盖在试样的表面, 使得试样与腐蚀溶液直接接触的面积减小, 因此导致腐蚀速率逐渐降低，从而抑制了腐蚀的进行。
表3 铸态镁合金试样浸泡130小时后的稳定PH值
NaCl浓度 0.5% 1.0% 3.5% 5.0%
稳定PH值 9.7 10.0 10.2 10.3
表3为镁合金在浸泡130小时后，溶液最终稳定的PH值。随着NaCl溶液浓度增大，溶液最终稳定的PH值增大。热力学数据表明, 当溶液pH >10. 2时, 镁合金表面会形成稳定的Mg(OH) 2钝化膜；而在pH<10. 2的溶液中，MgO/Mg (OH) 2为热力学不稳定态[17]。因此，在3.5%、5.0%NaCl溶液中，Cl-浓度较高，Cl-的作用明显，反应速率较快，溶液PH值迅速升高，但是在PH到达10.2时，在试样表面生成稳定的Mg(OH) 2钝化膜，阻碍了反应的进行。然而在0.5%、1.0%NaCl溶液中，Cl-浓度较低，PH增加缓慢，并且从动力学角度讲, 如果镁合金表面膜的形成速率大于其溶解速率, 则AZ31 镁合金表面仍会形成部分MgO/M g(OH) 2保护膜。在反应一段时间后，溶液的PH增大，保护膜稳定性增加，并且试样表面保护膜厚度随浸泡时间增加而增加。当保护膜完全覆盖试样表面时，腐蚀停止。
3.1.2 铸态镁合金极化曲线分析
图9 铸态AZ31镁合金在0.5%~5.0%的NaCl溶液中的极化曲线
如图9，分别为铸态AZ31镁合金在0.5%~5.0%的NaCl溶液下的极化曲线，尽管Cl-的浓度差异较大，但各腐蚀环境下的阴极极化曲线基本一致，这说明Cl-浓度的变化，对阴极极化过程影响很小。
采用Tafel外推法，可以计算出镁合金在不同浓度下的自腐蚀电位Ecorr和自腐蚀电流icorr，在表4给出。由此看出，随着NaCl浓度的增加，自腐蚀电位Ecorr减小，自腐蚀电流icorr增大，镁合金在该溶液腐蚀速率加快。由此可以得出与浸泡实验相同的结论。
表4 铸态AZ31镁合金的自腐蚀电位Ecorr和自腐蚀电流icorr
NaCl浓度（g/ml） Ecorr（V） icorr(A/m2)
0.5% -1.48 10^-0.99
1.0% -1.54 10^-0.03
3.5% -1.57 10^1.33
5.0% -1.59 10^2.11
3.1.3 Cl-对腐蚀表面作用机理分析