Corrosion au magnésium : causes, types et méthodes de prévention

Comprendre la corrosion du magnésium : des mécanismes aux stratégies de protection éprouvées

Le magnésium est le métal de structure le plus léger à être manipulé par les ingénieurs 33% plus léger que l'aluminium, 751TP3 T que l'acier Cependant, le taux de corrosion du magnésium reste le plus grand obstacle à une utilisation accrue dans la fabrication, aérospatiale, automobile, électronique et dispositifs médicaux Il a un potentiel d'électrode standard de 2,37 V (vs.

SHE) et reste à l'extrémité active (anodique) de la série galvanique.

Ce guide sur la corrosion du magnésium fournit une comparaison détaillée du mécanisme de dégradation du magnésium, des qualités d'alliage courantes, compare la résistance à la corrosion des qualités courantes d'alliage de magnésium et vous guide grâce à des techniques de protection éprouvées. Que vous choisissiez un alliage de magnésium pour une nouvelle conception ou que vous étudiiez les défaillances dues à la corrosion sur les pièces actuelles, ces informations et cette expérience pratique vous permettront de faire des choix d'ingénierie plus intelligents.

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Pourquoi les corrodes de magnésium sont la réalité électrochimique

la corrosion du magnésium est électrochimique Si le magnésium entre en contact avec de l'eau ou un électrolyte, il va s'oxyder (éliminer les électrons) se dissolvant sous forme d'ions Mg L'oxydation se produit à l'anode formant Mg () 2 et l'hydrogène (c'est pourquoi vous voyez parfois de très petites bulles se détacher d'une surface de magnésium corrodante).

A la base, c'est une question de thermodynamique Le Potentiel d'Electrode Standard pour le magnésium est le plus négatif de tous les métaux de structure, 2,37 volts contre le SHE. Son potentiel série galvanique (dans une eau de mer ASTM G82 la série galvanique) a été déterminée comme étant de 1,60 volts par rapport à une référence Ag/AgCl, soit plus de 600 mV de plus que le zinc, le métal technique le plus actif.

−2,37 V

Potentiel d'électrode standard (contre SHE)

1,74 g/cm³

Densité du métal structurel le plus léger

600+ mV

Plus négatif que le zinc dans la série galvanique

Contrairement à l'aluminium qui crée une couche d'oxyde AlO très bien liée qui empêche toute attaque ultérieure ; le film de corrosion de l'hydroxyde de magnésium qui se développe sur Mg est poreux et peu adhérent Il n'offre qu'une protection partielle et est également très facilement piqué dans les environnements chlorures Ceci explique la soudaine escalade de la corrosion du magnésium dans les environnements marins ou de pulvérisation de sel, alors que l'aluminium n'est assez pas affecté.

Dans nos ateliers d'usinage CNC, on voit de manière répétitive que le simple fait de rester assis dans l'air humide de l'atelier provoque un ternissement de surface sur des pièces en magnésium fraîchement usinées, ce qui indique que le mécanisme de corrosion du Mg se produit presque dès que la couche d'oxyde natif est perturbée.

Types de corrosion du magnésium dans les applications du monde réel

le magnésium et ses alliages peuvent subir plusieurs types de modes de corrosion, chacun étant respectivement provoqué par des conditions climatiques et métallurgiques différentes. L'importance du comportement à la corrosion de chaque type est, car le système de protection est différent pour chaque cas.

Type de corrosion	Mécanisme	Apparence Visuelle	Niveau de risque
Corrosion Galvanique	Le contact avec un métal plus noble crée une cellule électrochimique ; Mg se dissout comme anode	Attaque accélérée au niveau de la zone de contact, accumulation de produit de corrosion blanche	Haut
Corrosion par piqûres	Les ions chlorure décomposent le film de surface à des points faibles localisés	Petites cavités profondes à la surface	Moyen
Corrosion générale (uniforme)	Même dissolution à travers la surface dans des électrolytes acides ou neutres	Rugissement et amincissement uniformes de la surface	Moyen
Fissuration par corrosion sous contrainte (SCC)	L'effet combiné de contrainte de traction + environnement corrosif initie la propagation des fissures	Fissures de ramification, souvent intergranulaires ; peut ne présenter aucune corrosion visible de la surface	Critique
Corrosion Filiforme	Corrosion filiforme sous revêtements ou peinture ; l'humidité pénètre au niveau des défauts	Motifs en forme de ver visibles sous les revêtements transparents	Moyen

️️ Erreur courante

Le problème de corrosion original que nous avons observé le plus souvent avec les assemblages en magnésium est une forme de corrosion galvanique résultant d'un contact direct avec des fixations en acier Les ingénieurs ont tendance à fixer les boîtiers en magnésium aux cadres en acier sans utiliser aucune forme d'isolation ou de revêtement barrière et un produit de corrosion blanc apparaît dans la circonférence de chaque fixation en quelques semaines. La différence de potentiel entre le magnésium et l’acier/acier doux est suffisante pour produire une attaque localisée rapide dans un environnement intérieur relativement humide.

La fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) est un autre sujet qui mérite une attention particulière pour les pièces en Mg porteuses de charge. Comme indiqué dans les recherches publiées dans le Journal de la Société des minéraux, métaux et matériaux (JOM), 15, le seuil de fissuration par corrosion sous contrainte de lʼAZ91 dans lʼeau distillée et dans 5 g/L de NaCl est de 55-75 MPa. les pièces fonctionnant à proximité de ces niveaux de contrainte ne doivent être conçues quʼavec une nuance dʼalliage résistant aux CSC.

Qu'est-ce qui affecte le taux de corrosion des alliages de magnésium

Les taux de corrosion dans les alliages de magnésium peuvent varier de 6 ordres de grandeur en fonction de 5 influences principales. Il est primordial d’obtenir la bonne conception pour éviter la plupart des problèmes de corrosion sur le terrain.

Cinq facteurs qui accélèrent la corrosion du magnésium

Impuretés de métaux lourds (Fe, Ni, Cu) Les impuretés de fer, de nickel et de cuivre se développent à une très faible solubilité solide dans le Mg. Lorsque leurs niveaux dépassent le seuil de tolérance, elles forment des particules intermétalliques cathodiques pour favoriser la corrosion microgalvanique. Parmi les trois, le nickel peut être trois à cinq fois plus dommageable que le fer à des concentrations équimolaires, et le cuivre est le moins dommageable.
Composition de l'alliage et microstructure La fraction volumique, l'emplacement et la composition des particules de seconde phase (comme le - MgAl dans les alliages de la série AZ) induisent tous des cellules micro-galvaniques La taille des grains, la trempe et l'historique des processus influencent également les propriétés de corrosion de la pièce finie.
Environnement (Ce) s. Les chlorures, l'humidité, le pH (C1 - ions chlorure) sont les principaux agresseurs Les atmosphères marines, le sel de voirie et même les résidus d'empreintes digitales (qui contiennent du NaCl) accélèrent les piqûres et la corrosion générale Les conditions hautement alcalines (pH supérieur à 10,5) produisent en fait des taux de corrosion plus faibles car le film de surface de Mg (OH) 2 devient plus stable.
Contact avec des métaux dissemblables : Le contact direct avec l'acier, le cuivre, le laiton ou tout autre métal noble produit une cellule microgalvanique. La différence de potentiel de corrosion entraîne une dissolution anodique rapide du composant Mg.
État de surface Les surfaces usinées avec des particules de fer intégrées provenant d'outils de coupe présentent des taux de corrosion plus élevés que les surfaces propres et polies. Les fluides d’usinage résiduels catalyseront également la corrosion s’ils ne sont pas correctement éliminés.

💡 Pro Tip : Limites de tolérance à l'impureté

Dans le cas des alliages de magnésium de la série AZ, le rapport pondéral critique Fe/Mn qui initie une corrosion rapide varie de 0,010 à 0,032 selon l'alliage exact Par exemple, AZ91 avec 0,151TP3 T Mn a une limite de fer de l'ordre de 0,00481TP3 T (0,032 x 0,151TP3 T).Lors de l'achat de stock d'alliage Mg, assurez-vous d'obtenir le certificat de broyeur et vérifiez que les niveaux de Fe, Ni, Cu sont inférieurs à leurs limites de seuil individuelles.

Chez Lecreator, notre processus de sélection d'alliage pour magnésium CNC les projets commencent par examiner la certification des matériaux pour les niveaux d'impuretés Nous avons refusé les billettes Mg entrantes qui ont passé les spécifications dimensionnelles mais ont dépassé la limite Fe/Mn (un détail) qui aurait provoqué une corrosion sur le terrain des composants en alliage Mg dans les mois suivant le déploiement. Ce contrôle en amont a empêché plusieurs clients de manquer à la garantie.

Résistance à la corrosion en alliage de magnésium Comparaison des qualités communes

Tous les alliages de magnésium ne se corrodent pas de la même manière Votre choix de la qualité de l'alliage aura un impact sur les performances de corrosion, la résistance et l'usinabilité Voici une comparaison des alliages usinés populaires.

Propriété	AZ31	AZ91	AZ80	WE43
Contenu AL	3%	9%	8%	0% (RE-basé)
Résistance à la corrosion	Modéré	Bon (court terme) ; se dégrade avec le temps	ModéréBien	Bon (consistant à long terme)
Comportement de corrosion	Attaque de surface uniforme	Initialement faible taux ; accélère avec une mination en phase B	Similaire à AZ91 avec moins de précipités B	Micro-galvanique autour des intermétalliques RE
Force (UTS)	2555290 MPa	230275 MPa	340 380 MPa	250 295 MPa
Usinabilité CNC	Excellent (feuille/plaque ouvrée)	Très bien (moulage sous pression ou par gravité)	Bon (forgé/extrudé)	Bon (nécessite un outillage plus net)
Applications typiques	Enceintes de feuilles, étuis pour ordinateurs portables, supports	Boîtiers moulés sous pression, blocs moteurs, couvercles	Roues forgées, pièces structurelles à haute résistance	Raccords aérospatiaux, implants médicaux (biodégradables)
Coût Relatif	$	$	$$	$$$

L'une des principales conclusions des tests approfondis de corrosion publiés dans le Journal du magnésium et des alliages: dans une solution de sel 3.51TP3 T, AZ91 avait un taux initial de résistance à la corrosion légèrement plus élevé que l'alliage de magnésium az31 dans les premières heures, mais sur l'immersion à long terme (>3 heures) était beaucoup plus élevée de corrosion en raison de la mise à mal de la phase-MgAl les tests de pulvérisation de sel à court terme pourraient donner une fausse impression des AZ91’s réels en service.

WE43 est un alliage de terres rares moins prévisible qui donne des performances de corrosion à long terme plus prévisibles et est actuellement utilisé dans des alliages pour des applications biomédicales où il existe un besoin de dégradation contrôlée et prévisible, par exemple des implants osseux Mg biodégradables dans un fluide corporel simulé.

Du point de vue de l'usinage CNC, l'usinabilité exacte de chaque nuance est clairement illustrée au niveau de la broche Alors que la plaque corroyée AZ31 est générée par de longues copeaux enchevêtrés qui sont dangereux s'ils ne sont pas maîtrisés par rapport au facteur feu, les billettes AZ91 moulées sous pression sont usinées par des copeaux plus courts, plus fins et plus faciles à évacuer tandis que la microporosité peut se produire pour piéger le fluide de coupe conduisant à une corrosion plus rapide après usinage s'il n'est pas propre et sec.

Protection contre la corrosion du magnésium : méthodes éprouvées qui fonctionnent

La protection contre la corrosion du magnésium doit être utilisée de manière stratifiée. Aucune technique ne fonctionne pour chaque application. Le bon choix dépend de l'environnement de service, de la durée de vie requise et des contraintes de coût. Voici cinq méthodes éprouvées de protection contre la corrosion classées par durabilité.

L'oxydation micro-arc (MAO / Plasma Electrolytic Oxidation) est un procédé de décharge plasma haute tension dans un électrolyte alcalin pour produire un revêtement d'oxyde (10-100 m) directement sur la surface du Mg. La MAO produit des revêtements denses et bien adhérés et offre la protection contre la corrosion la plus élevée à partir des traitements électrochimiques. Recherches récentes de PMC (2024) confirme que les alliages de magnésium traités au MAO présentent une résistance à la corrosion considérablement améliorée par rapport aux surfaces non traitées.
L'anodisation-électrochimique forme une fine couche d'oxyde (5-25 m) sur le matériau en utilisant une tension appliquée plus faible Elle est moins forte que la MAO et peu coûteuse, mais utile pour les boîtiers pour l'électronique grand public et pour une utilisation à l'intérieur.
Conversion chimique Les revêtements « Chimie Conversion Coatings » (paranganate stannate ou base de terres rares) forment une couche très mince Habituellement utilisée comme étape préparatoire avant la peinture. Peut avoir un coût inférieur mais n'offre qu'une protection modérée.
Revêtement organique (Paint/Powder Coat/E-coat) appliqué sur le dessus d'un revêtement de conversion pour la meilleure protection contre la corrosion. La couche électronique (électrodéposition) a donné une couverture la plus uniforme sur des formes complexes. Le point faible est toute rayure, puce ou imperfection qui expose le Mg nu (dress), d'où la valeur d'un bon revêtement de conversion en dessous.
Prévention au niveau de la conception Éviter tout contact métallique différent Utiliser des rondelles isolantes (nylon, PEEK), des rubans barrières ou appliquer un produit d'étanchéité sur tous les joints métal sur métal Concevoir des chemins de drainage pour que l'eau ne puisse pas s'accumuler sur les surfaces en Mg Cela ne coûte presque rien mais empêche les défaillances de corrosion les plus courantes.

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Choisissez la qualité d'alliage Mg en fonction de votre environnement de corrosion (voir tableau ci-dessus)
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Appliquer le traitement de surface immédiatement après l'usinage ne laissez pas Mg nu exposé
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Isoler tous les joints métalliques dissemblables avec des barrières isolantes
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Vérifier les niveaux d'impuretés dans les certificats de matières premières avant usinage
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Précisez les tests au brouillard salin (ASTM B117) et les mesures de corrosion dans les exigences de qualification de vos pièces

Chez Lecreator, en collaboration avec divers partenaires, notamment le traitement de surface, nous sommes en mesure de fournir du MAO, de l'anodisation et de la conversion chimique comme finitions post-usinage pour notre services d'usinage de précision pour composants en magnésium sensibles à la corrosion. La finition que vous préférez (ou que vous avez besoin) sera dictée par l'environnement de travail. La marine extérieure utilisera MAO plus topcoat, tandis que l'électronique intérieure n'aura généralement besoin que d'anodisation.

💡 Conseil professionnel

Aucun revêtement ne dure éternellement Tous les revêtements se décomposent dans le temps (et tout dommage mécanique expose le magnésium nu pour une corrosion supplémentaire Lors de la conception de votre système de protection contre la corrosion, planifiez que le revêtement soit laissé derrière vous ; ce qui rend la sélection de l'alliage et la séparation au niveau de la conception presque aussi importantes que le revêtement lui-même.

Usinage CNC et corrosion au magnésium Ce que les ingénieurs doivent savoir

Le composant d'usinage CNC nécessite une connaissance à la fois du rejet de corrosion et de la sécurité incendie. Premièrement, la corrosion concerne un magnésium et deuxièmement, le fait que le magnésium soit inflammable et que l'aluminium ou l'acier ne l'est pas.

Risques de corrosion induits par l'usinage

Pendant l'usinage, les particules des outils de coupe peuvent s'incorporer dans la surface du magnésium. Ces sites d'inclusion de carbone forment des cellules microgalvaniques qui font progresser la corrosion beaucoup plus rapidement. Lecreator utilise un outillage spécial en carbure et PCD (diamant polycristallin) pour les travaux en magnésium (aucun outillage en acier/fer n'est utilisé) pour éviter de contaminer le matériau.

Le type de liquide de refroidissement est également important. Les fluides d'usinage à base d'eau ou solubles dans l'eau réagiront avec les copeaux de magnésium et les surfaces coupées générant de l'hydrogène et provoquant la corrosion. Nous préférons l'huile minérale légère ou l'air comprimé pour l'usinage du mag (comme lubrifiant) et séchons immédiatement les pièces après l'usinage.

Protocole de sécurité incendie

️️ Avertissement critique de sécurité

La manipulation des copeaux est importante Nos copeaux sont stockés uniquement dans des fûts en acier fermés, séparés des autres aciers et copeaux à chaque étape du processus Les déchets de magnésium sont très inflammables, et ne peuvent pas utiliser un extincteur ou un milieu d'extinction ABC standard Seuls un extincteur de classe D ou un milieu d'extinction sec (sable) sont efficaces Per Règlement OSHA sur les poussières combustibles, [TRADUCTION] Les installations usinant du magnésium doivent maintenir des procédures appropriées de dépoussiérage et d'intervention d'urgence.

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Utilisez un outillage pointu. (points chauds et chaleur) génère des particules fines et déforme la puce.
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Utilisez des copeaux discontinus (en ajustant le débit d'alimentation) et non des copeaux longs.
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Conservez les copeaux dans des fûts en acier fermés, séparés des autres copeaux et métaux.
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Gardez l'extincteur de classe D à portée de main.
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Appliquer un traitement de surface ou un autre revêtement dans les 24 heures suivant l'opération d'usinage.

Avec 17 ans et plus de 1 000 projets d'usinage du magnésium réalisés, notre équipe à Capacités d'usinage du magnésium de Lecreator a intégré ces protocoles dans chaque cycle de production Savoir comment manipuler pratiquement le matériau, de la machine-outil à l'étagère, évite une grande partie des problèmes de corrosion du magnésium que nous voyons sur le terrain.

Foire aux questions sur la corrosion du magnésium

Q : Le magnésium est-il hautement corrosif ?

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Le magnésium lui-même n'est pas corrosif mais il est très facile à corroder Avec un potentiel d'électrode standard de 2,37 V, le magnésium est le plus actif électrochimiquement de tous les métaux de structure standard Il se corrode plus rapidement que l'aluminium, le zinc, ou même l'acier dans la plupart des environnements en particulier si l'humidité, le sel, ou le contact avec d'autres métaux différents est présent Cependant, avec le choix approprié d'alliage et le traitement de surface, les pièces de magnésium peuvent fournir une durée de vie acceptable même dans des environnements modérément difficiles.

Q : Comment empêcher le magnésium de se corroder ?

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Cinq moyens éprouvés pour améliorer la résistance à la corrosion : (1) Protéger le magnésium en appliquant des traitements de surface comme oxydation par micro-arc (MAO) ou anodisation. (2) Enduire de revêtements de conversion chimique pour préparer la peinture. (3) Protéger le magnésium du contact avec d'autres métaux différents avec des séparateurs comme des rondelles et des joints isolants, ou avec des revêtements barrières. (4) Choisissez des qualités d'alliage de haute pureté qui contiennent un minimum d'impuretés Fe, Ni et Cu. (5) Concevoir des assemblages qui éliminent l'eau des surfaces de magnésium et empêchent le drainage.

Q : Le magnésium rouille-t-il ?

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N° La rouille signifie spécifiquement l'oxyde de fer (Fe2O3), qui ne se forme que sur le fer et l'acier Le magnésium se corrode différemment produit de l'hydroxyde de magnésium (M (OH) 2), une poudre blanche à la surface.

Q : À quoi ressemble la corrosion du magnésium ?

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L'hydroxyde de magnésium (Mg (OH)) se dépose sur la surface sous forme de poudre blanche ou gris pâle. Dans les cas plus avancés, des taches gris foncé ou noires peuvent être évidentes, et des piqûres ou de grosses cloques se produisent sous la peinture, le revêtement ou le placage. Dans le cas d'une attaque galvanique provenant d'un métal différent, toute attaque de ce type est localisée dans la surface d'accouplement, avec une abondante accumulation d'oxyde blanc autour des trous de fixation.

Q : Le chlorure de magnésium provoque-t-il de la corrosion ?

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Oui. L'un des accélérateurs de corrosion les plus agressifs pour les alliages de magnésium est le chlorure de magnésium (MgCl).Ce composé est abondant dans les agents de dégivrage routier et les environnements marins L'anion chlorure (Cl) pénètre dans le film protecteur d'oxyde de magnésium et déclenche la corrosion par piqûres C'est pourquoi les pièces en magnésium dans les voitures qui sont utilisées dans les climats plus froids nécessitent généralement une protection de surface très durable comme le MAO ou les revêtements multicouches.

Q : Quelle est la résistance des alliages de magnésium à la corrosion dans des environnements difficiles ?

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Les alliages de magnésium nus présentent une mauvaise résistance à la corrosion dans les environnements agressifs marins, les usines chimiques ou tout autre environnement présentant une exposition élevée aux chlorures ou à l'humidité. Mais la bonne combinaison de qualité d'alliage et de finition de surface change complètement l'image. WE43 avec MAO plus une couche de finition scellée, par exemple, peut pousser l'endurance aux projections de sel au-delà de 500 heures dans le cadre des tests ASTM B117. Faire correspondre le système de protection aux conditions de service réelles. Les boîtiers électroniques intérieurs nécessitent beaucoup moins de blindage qu'un support automobile sous la carrosserie exposé au sel de voirie toute l'année.

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À propos de cette analyse

Cette pièce de connaissances a été préparée par le département d'ingénierie de Lecreator, en utilisant 17 ans de savoir-faire en usinage CNC couvrant tous les matériaux en alliage de magnésiumAZ31, AZ91, WE43 et autres. Les données de corrosion citées ici proviennent de recherches publiées, d'essais internes, de normes ASTM et de sources OSHA. Nos recommandations de traitement de surface sont ce que nous avons essayé et testé dans des environnements de production réels et savons travailler dans plus de 1 000 emplois dans le magnésium.