Magnesiumcorrosie: oorzaken, soorten en preventiemethoden

Magnesiumcorrosie begrijpen: van mechanismen tot bewezen beschermingsstrategieën

Magnesium is het lichtste structurele metaal dat door ingenieurs wordt gehanteerd (ongeveer 33% lichter dan aluminium, 75% dan staal. De corrosiesnelheid van magnesium blijft echter de grootste belemmering voor een toenemend gebruik in de lucht- en ruimtevaart, de automobielsector, de elektronica en de productie van medische apparaten. Het heeft een standaard elektrodepotentiaal van 2,37 V (vs.

SHE) en blijft aan het actieve (anodische) einde van de galvanische serie.

Deze gids voor corrosie van magnesium biedt een gedetailleerde vergelijking van het mechanisme van Mg-degradatie, gewone legeringskwaliteiten, vergelijkt de corrosieweerstand van gewone Mg-legeringskwaliteiten en begeleidt u door beproefde beschermingstechnieken. Of u nu een magnesiumlegering kiest voor een nieuw ontwerp of corrosiefouten op de huidige onderdelen onderzoekt, deze informatie en praktische ervaring zullen u in staat stellen slimmere technische keuzes te maken.

Waarom Magnesium Corrodes de elektrochemische realiteit

magnesiumcorrosie is elektrochemisch Als magnesium in contact komt met water of een elektrolyt, zal het oxideren (elektronen verwijderen) oplossend als Mg-ionen Oxidatie vindt plaats aan de anode die Mg (OH) 2 en waterstof vormt. Daarom zie je soms zeer kleine belletjes van een corroderend magnesiumoppervlak komen.

In de kern is dit een kwestie van thermodynamica. Het standaardelektrodepotentieel voor magnesium is het meest negatieve van alle structurele metalen, 2,37 volt ten opzichte van de SHE. Het galvanische seriepotentieel (in zeewater ASTM G82 galvanische reeks) is bepaald als zijnde 1.60 volt tegen een Ag/AgCl-referentie, meer dan 600mV negatiever dan zink, het meest actieve technische metaal.

In tegenstelling tot aluminium dat een zeer goed gebonden oxide AlO-laag creëert die verdere aantasting voorkomt; de corrosiefilm van magnesiumhydroxide die zich op Mg ontwikkelt is poreus en slecht hechtend Het biedt slechts gedeeltelijke bescherming en wordt ook zeer gemakkelijk weggegooid in chlorideomgevingen. Dit verklaart de plotselinge escalatie van magnesiumcorrosie in de maritieme of zoutspuitomgeving, terwijl aluminium tamelijk onaangetast blijft.

In onze CNC-bewerkingswerkplaatsen wordt herhaaldelijk gezien dat simpelweg zitten in vochtige winkellucht oppervlakteaantasting veroorzaakt op vers bewerkte magnesiumonderdelen, wat aangeeft dat het corrosiemechanisme van Mg bijna optreedt zodra de oorspronkelijke oxidelaag wordt verstoord.

Soorten magnesiumcorrosie in toepassingen in de echte wereld

magnesium en zijn legeringen kunnen verschillende soorten corrosiemodi ondergaan, elk respectievelijk veroorzaakt door verschillende klimaat- en metallurgische omstandigheden. Het belang van het corrosiegedrag van elk type is, omdat het beschermingssysteem voor elk geval anders is.

Spanningscorrosiescheuren (SCC) is een ander onderwerp dat speciale aandacht verdient voor dragende Mg-onderdelen. Zoals aangegeven in onderzoek gepubliceerd in de Tijdschrift van de Minerals, Metals & Materials Society (JOM), de spanningscorrosiescheurdrempel van AZ91 in gedestilleerd water en in 5 g/L NaCl is 55-75 MPa. onderdelen die dicht bij deze spanningsniveaus werken, mogen alleen worden ontworpen met een SCC-bestendige legeringskwaliteit.

Wat beïnvloedt de corrosiesnelheid van Mg-legeringen

Corrosiesnelheden in magnesiumlegeringen kunnen variëren met 6 ordes van grootte op basis van 5 belangrijke invloeden Het juiste ontwerp is van het grootste belang om de meeste probleemveldcorrosieproblemen te vermijden.

Bij Lecreator, ons legering selectieproces voor magnesium CNC projecten beginnen met het onderzoeken van de materiaalcertificering voor onzuiverheidsniveaus We hebben binnenkomende Mg-knuppels geweigerd die de maatspecificaties hebben doorstaan maar de Fe/Mn-limiet hebben overschreden, een detail dat binnen enkele maanden na de implementatie veldcorrosie van componenten van Mg-legeringen zou hebben veroorzaakt. Deze upstream-controle heeft verschillende klanten ervan weerhouden garantiefouten te maken.

Magnesiumcorrosiebestendigheid 'Alloy Corrosion' Gemeenschappelijke kwaliteiten

Niet alle magnesiumlegeringen corroderen op dezelfde manier Uw keuze van de legeringskwaliteit heeft invloed op de corrosieprestaties, sterkte en bewerkbaarheid. Hier is een vergelijking van de populaire machinaal bewerkte legeringen.

Een van de belangrijkste conclusies uit de uitgebreide corrosietests gepubliceerd in de Tijdschrift voor magnesium en legeringen: in 3.5% zoutoplossing, had AZ91 een iets hogere aanvankelijke snelheid van corrosieweerstand dan de az31 magnesiumlegering in de eerste paar uren, maar op lange termijn onderdompeling (>3 uren) was veel meer hogere corrosie als gevolg van ondermijning van de - MGAl fase zoutsproeitesten op korte termijn zou een valse indruk van AZ91’s werkelijke in de dienstprestaties kunnen geven.

WE43 is een minder zeldzame aardlegering die voorspelbaardere corrosieprestaties op lange termijn oplevert en wordt momenteel gebruikt in legeringen voor biomedische toepassingen waar behoefte is aan gecontroleerde en voorspelbare afbraak, bijvoorbeeld biologisch afbreekbare Mg-botimplantaten in gesimuleerde lichaamsvloeistof.

Vanuit het oogpunt van de CNC-bewerking wordt de exacte bewerkbaarheid van elke kwaliteit duidelijk geïllustreerd aan de spil. Terwijl de gesmeed AZ31-plaat wordt gegenereerd door lange, verstrengelde spanen die gevaarlijk zijn als ze niet onder controle worden gehouden met betrekking tot de vuurfactor, worden de gegoten AZ91-knuppels machinaal bewerkt met kortere spanen, fijner en gemakkelijker te evacueren, terwijl microporositeit kan optreden bij ingesloten snijvloeistof, wat leidt tot snellere corrosie na bewerking, zo niet schoon en droog.

Bescherming tegen magnesiumcorrosie: bewezen methoden die werken

Corrosiebescherming moet gestratificeerd worden gebruikt Geen enkele techniek werkt voor elke toepassing 1e keuze hangt af van de serviceomgeving, de vereiste levensduur en kostenbeperkingen Hier zijn vijf beproefde corrosiebeschermingsmethoden gerangschikt op duurzaamheid.

1. Micro-Arc Oxidatie (MAO / Plasma Electrolytic Oxidation) is een hoogspanning plasma ontladingsproces in een alkalische elektrolyt om een oxide coating (10-100 m) direct op het Mg oppervlak te produceren MAO produceert dichte, goed hechtende coatings en biedt de hoogste corrosiebescherming uit de elektrochemische behandelingen Recent onderzoek van PMC (2024) bevestigt dat met MAO behandelde magnesiumlegeringen een dramatisch verbeterde corrosieweerstand vertonen vergeleken met onbehandelde oppervlakken.
2. Anodiseren-elektrochemisch vormt een dunne oxidelaag (5-25 m) over het materiaal met behulp van een lagere aangelegde spanning Het is minder sterk dan MAO en goedkoop, maar nuttig voor behuizingen voor consumentenelektronica en voor gebruik binnenshuis.
3. Chemische Omzetting Coatings (chromaatvrije conversiecoatings (permanganaat stannaat of op basis van zeldzame aardmetalen) vormen een zeer dunne laag Meestal gebruikt als voorbereidende stap voor het schilderen Kan lagere kosten hebben maar biedt slechts matige bescherming.
4. Organische Coating (Verf/Poeder Coat/E-coat) -i aangebracht bovenop een conversiecoating voor de beste corrosiebescherming E-coat (elektrodepositie) gaf de meest gelijkmatige dekking op complexe vormen Het zwakke punt is elke kras, chip of imperfectie die blootstelt kale Mg (vandaar de waarde van een goede conversie coating eronder.
5. Design-Level Prevention 2. vermijden ongelijksoortig metaalcontact Gebruik isolerende ringen (nylon, PEEK), barrièrebanden, of breng afdichtmiddel aan bij alle metaal-op-metaal verbindingen Ontwerp drainagepaden zodat water zich niet kan verzamelen op Mg-oppervlakken Dit kost bijna niets anders dan voorkomt de meest voorkomende corrosiefouten.

• ✔
  Kies de Mg-legeringskwaliteit afhankelijk van uw corrosieomgeving (zie bovenstaande tabel)
• ✔
  Breng de oppervlaktebehandeling onmiddellijk na de bewerking aan. Laat de kale Mg niet bloot
• ✔
  Isoleer alle ongelijksoortige metalen verbindingen met isolerende barrières
• ✔
  Controleer de onzuiverheidsniveaus in grondstoffencertificaten vóór bewerking
• ✔
  Specificeer zoutsproeitesten (ASTM B117) en corrosiemetingen in de kwalificatievereisten van uw onderdeel

Hier bij Lecreator, in samenwerking met verschillende partners, waaronder oppervlaktebehandeling, kunnen we MAO, anodiseren en chemische conversie leveren als nabewerkingsafwerkingen voor onze precisiebewerkingsdiensten voor corrosiegevoelige magnesiumcomponenten. Welke afwerking u verkiest (of vereist) zal worden gedicteerd door de werkomgeving. Buitenvaart zal MAO plus topcoat gebruiken, terwijl elektronica binnenshuis meestal alleen anodiseren nodig heeft.

CNC-bewerking en magnesiumcorrosie Wat ingenieurs moeten weten

CNC-bewerking van een magnesiumcomponent vereist kennis van zowel corrosieafstoting als brandveiligheid Ten eerste betreft de corrosie - en ten tweede - het feit dat magnesium brandbaar is en aluminium of staal niet.

Door bewerking veroorzaakte corrosierisico's

Tijdens het bewerken kunnen ‘willekeurige’ koolstofdeeltjes van de snijgereedschappen in het magnesiumoppervlak inbedden Deze koolstofinsluitplaatsen vormen micro-galvanische cellen die de corrosie veel sneller laten verlopen Lecreator gebruikt speciaal carbide en PCD (polycrystalline diamond) gereedschap voor magnesium klussen (er wordt geen staal/ijzer gereedschap gebruikt) om vervuiling van het materiaal te voorkomen.

Ook belangrijk is koelvloeistof type Water gebaseerd of water oplosbare bewerkingsvloeistoffen zullen reageren met magnesium chips en snijvlakken (het genereren van waterstof evenals het aanzetten tot corrosie Wij geven de voorkeur aan lichte minerale olie of perslucht voor mag machining (als smeermiddel), en droog de werkstukken onmiddellijk na bewerking.

Brandveiligheidsprotocol

• ✔
  Gebruik scherp gereedschap. (hotspots en warmte) genereert fijne deeltjes en vervormt de chip.
• ✔
  Gebruik discontinue chips (door de voedingssnelheid aan te passen) en geen lange lintchips.
• ✔
  Bewaar chips in gesloten stalen vaten, gescheiden van andere chips & metalen.
• ✔
  Houd Klasse-D brandblusser bij de hand.
• ✔
  Breng oppervlaktebehandeling of een andere coating aan binnen 24 uur na bewerking.

Met 17 jaar en meer dan 1.000 voltooide magnesiumbewerkingsprojecten, ons team bij De magnesiumbewerkingsmogelijkheden van Lecreator heeft deze protocollen in elke productierun ingebouwd Weten hoe het materiaal praktisch moet worden behandeld, van de werktuigmachine tot de plank, voorkomt veel van de magnesiumcorrosieproblemen die we in het veld zien.

Veelgestelde vragen over magnesiumcorrosie