Corrosão por magnésio: causas, tipos e métodos de prevenção

Compreendendo a corrosão por magnésio: dos mecanismos às estratégias de proteção comprovadas

O magnésio é o metal estrutural mais leve a ser manuseado por engenheiros 51 T sobre 331TP3 mais leve que o alumínio, 71TP3 T do que o aço No entanto, a taxa de corrosão do magnésio continua a ser o maior impedimento para o aumento do uso em, aeroespacial, automotivo, eletrônica e fabricação de dispositivos médicos Tem um potencial de eletrodo padrão de 2,37 V (vs.

SHE) e permanece no final ativo (anódico) da série galvânica.

Este guia para corrosão de magnésio fornece uma comparação detalhada do mecanismo de degradação de Mg, graus de liga comuns, compara a resistência à corrosão de graus de liga de Mg comuns, e orienta você através de técnicas de proteção comprovada Se você está escolhendo uma liga de magnésio para um novo projeto ou investigando falhas de corrosão em peças atuais, esta informação e experiência prática irá permitir que você faça escolhas de engenharia mais inteligentes.

Conteúdo mostrar

Por que o magnésio corrodes a realidade eletroquímica

a corrosão do magnésio é eletroquímica Se o magnésio entra em contato com a água ou um eletrólito, ele irá oxidar (remover elétrons) dissolvendo-se como íons Mg A oxidação ocorre no ânodo formando Mg (OH) 2 e hidrogênio é por isso que às vezes você vê bolhas muito pequenas saindo de uma superfície de magnésio corroendo.

Em sua essência, esta é uma questão de termodinâmica O Potencial de Eletrodo Padrão para magnésio é o mais negativo de todos os metais estruturais, 2,37 volts contra o SHE. Seu potencial de série galvânica (em uma água do mar ASTM G82 série galvânica) foi determinada como sendo 1,60 volts contra uma referência Ag/AgCl, mais de 600 mV mais negativo do que o zinco, o metal de engenharia mais ativo.

-2,37 V

Potencial padrão do eletrodo (vs. SHE)

1,74g/cm³

Densidade do metal estrutural mais leve

Mais de 600 mV

Mais negativo que o zinco na série galvânica

Ao contrário do alumínio que cria uma camada de óxido AlO muito bem ligada que impede um ataque mais adicional; o filme de corrosão do hidróxido de magnésio que se desenvolve sobre o Mg é poroso e pouco aderente Ele fornece apenas proteção parcial e também é muito facilmente pitted afastado em ambientes de cloreto Isso explica a escalada repentina da corrosão do magnésio nos ambientes marinhos ou sal-pulverização, enquanto o alumínio é bastante não afetado.

Em nossas oficinas de usinagem CNC, vê-se repetidamente que simplesmente sentar-se no ar úmido da oficina causa mancha superficial em peças de magnésio recém-usinadas, indicando que o mecanismo de corrosão do Mg ocorre quase assim que a camada de óxido nativo é rompida.

Tipos de corrosão por magnésio em aplicações no mundo real

o magnésio e suas ligas podem sofrer diversos tipos de modos de corrosão, cada um causado respectivamente por diferentes condições climáticas e metalúrgicas. A importância do comportamento à corrosão de cada tipo é, pois o sistema de proteção é diferente para cada caso.

Tipo de corrosão	Mecanismo	Aparência Visual	Nível de risco
Corrosão Galvânica	O contato com um metal mais nobre cria uma célula eletroquímica; O Mg se dissolve como ânodo	Ataque acelerado na zona de contato, acúmulo de produto de corrosão branca	Alto
Corrosão Pitting	Os íons cloreto quebram o filme superficial em pontos fracos localizados	Pequenas cavidades profundas na superfície	Médio
Corrosão Geral (Uniforme)	Mesmo dissolução através da superfície em eletrólitos ácidos ou neutros	Rugosidade e desbaste de superfície uniforme	Médio
Rachadura por corrosão sob tensão (SCC)	Efeito combinado de tensão de tração + ambiente corrosivo inicia propagação de trincas	Rachaduras ramificadas, muitas vezes intergranulares; pode não apresentar corrosão superficial visível	Crítico
Corrosão Filiforme	Corrosão semelhante a rosca sob revestimentos ou tinta; a umidade penetra em defeitos	Padrões de trilha de minhoca visíveis sob revestimentos transparentes	Médio

️ Erro Comum

O problema original da corrosão que nós observamos mais frequentemente com conjuntos do magnésio é uma forma de corrosão galvânica resultante do contato direto com prendedores de aço Os engenheiros tendem a fixar carcaças do magnésio aos quadros de aço sem usar nenhuma forma da isolação ou do revestimento da barreira e o produto branco da corrosão aparece na circunferência de cada prendedor dentro de uma questão de semanas A diferença potencial entre o magnésio e o aço/aço macio é suficiente para produzir o ataque localizado rápido em um ambiente interno relativamente alto da umidade.

A fissuração por corrosão sob tensão (SCC) é outro tópico que merece consideração especial para peças de Mg de transporte de carga. Conforme indicado em pesquisas publicadas no Jornal da Sociedade de Minerais, Metais e Materiais (JOM), o limite de fissuração por corrosão sob tensão do AZ91 em água destilada e em 5 g/L de NaCl é de 55-75 MPa. as peças que operam próximas a esses níveis de tensão só devem ser projetadas com um grau de liga resistente ao SCC.

O que afeta a taxa de corrosão das ligas de Mg

As taxas de corrosão em ligas de magnésio podem variar em 6 ordens de magnitude com base em 5 influências principais Obter o projeto certo é fundamental para evitar a maioria dos problemas de corrosão de campo.

Cinco Fatores que Aceleram a Corrosão por Magnésio

As impurezas do pesado-metal (F, Cu) (Ni, Cu) (o) (o) (o) (o) (o) (o) (o) (o) (o) niquel, e o cobre desenvolvem o sólido-solo muito baixo em Mg. Quando os níveis excedem a tolerância formam partículas intermetálicas catódicas para promover a corrosão micro-galvânica Dos três, o níquel pode ser três cinco vezes mais prejudicial do que o ferro em concentrações equimolares, e o cobre o menos prejudicial.
Composição da liga e microestrutura A fração volumétrica, localização e composição das partículas da segunda fase (como - MgAl em ligas da série AZ) induzem células microgalvânicas. O tamanho do grão, a têmpera e o histórico do processo também influenciam as propriedades de corrosão da peça acabada.
Ambiente (cloro), umidade, pH 5 Os íons cloreto de estrada (Cl) são os agressores primários As atmosferas marinhas, o sal de estrada e até mesmo os resíduos de impressão digital (que contém NaCl) aceleram a corrosão e a corrosão geral Condições altamente alcalinas (pH maior que 10,00) realmente produzem taxas de corrosão mais baixas porque o filme de superfície Mg (OH) 2 se torna mais estável.
Contato com metais diferentes O contato diretamente com aço, cobre, latão ou outro metal nobre produz uma célula microgalvânica. A diferença de potencial de corrosão impulsiona a rápida dissolução anódica do componente Mg.
Condição da superfície (Redução) Superfícies usinadas com ferramentas de corte de ferro incorporadas apresentam taxas de corrosão mais altas do que superfícies limpas e polidas. A usina residual também catalisará a corrosão se não for devidamente lavada.

💡 Pro Tip, limites de tolerância à impureza

No caso das ligas de magnésio da Série AZ, a relação de peso crítica Fe/Mn que inicia a corrosão rápida varia de 0,010 a 0,032 dependendo da liga exata Por exemplo, AZ91 com 0,151TP3 T Mn tem um limite de ferro em torno de 0,00481TP3 T (0,032 x 0,151TP3 T).Ao comprar estoque de liga de Mg, certifique-se de obter o certificado do moinho e verifique se os níveis de Fe, Ni, Cu estão abaixo de seus limites individuais.

Na Lecreator, nosso processo de seleção de ligas para magnésio CNC os projetos começam examinando a certificação de material para impurezas Nós recusamos os tarugos de Mg recebidos que passaram as especificações, mas excederam os níveis de Fe/Mn limite (um detalhe de controle de Fe/Mn) que teria causado a corrosão dos componentes da liga de Mg dentro de meses de implantação. Este upstream impediu vários clientes de falhas de garantia.

Resistência à corrosão por liga de magnésio (comparing Common Grades)

Nem todas as ligas de magnésio corroem de forma semelhante Sua escolha de grau de liga terá impacto no desempenho de corrosão, resistência e usinabilidade Aqui está uma comparação das ligas usinadas populares.

Propriedade	AZ31	AZ91	AZ80	WE43
Conteúdo AL	3%	9%	8%	0% (baseado em RE)
Resistência à corrosão	Moderado	Bom (curto prazo); degrada-se com o tempo	Moderado.	Bom (consistente a longo prazo)
Comportamento Corrosão	Ataque uniforme à superfície	Taxa inicialmente baixa; acelera com enfraquecimento da fase β	Semelhante ao AZ91 com menos precipitados β	Micro-galvânico em torno de intermetálicos RE
Força (UTS)	2555290 MPa	230275 MPa	340380 MPa	250295 MPa
Maquinabilidade CNC	Excelente (folha/placa forjada)	Muito bom (moldado ou fundido por gravidade)	Bom (forjado/extrudado)	Bom (requer ferramentas mais nítidas)
Aplicações Típicas	Caixas de folhas, estojos para laptop, suportes	Carcaças fundidas, blocos de motor, tampas	Rodas forjadas, peças estruturais de alta resistência	Acessórios aeroespaciais, implantes médicos (biodegradáveis)
Custo Relativo	$	$	$$	$$$

Uma das principais conclusões dos extensos testes de corrosão publicados no Jornal de Magnésio e Ligas: na solução de sal 3.51TP3 T, AZ91 teve uma taxa inicial ligeiramente maior de resistência à corrosão do que a liga de magnésio az31 nas primeiras horas, mas na imersão a longo prazo (>3 horas) foi muito mais corrosão maior devido ao enfraquecimento da fase-MgAli.e. testes de pulverização de sal de curto prazo poderiam dar uma falsa impressão do desempenho real do AZ91 em serviço.

WE43 é uma liga de terras raras que proporciona um desempenho de corrosão mais previsível a longo prazo e está sendo atualmente usada em ligas para aplicações biomédicas onde há necessidade de degradação controlada e previsível. Exemplo de implantes ósseos Mg biodegradáveis em fluido corporal simulado.

Do ponto de vista da usinagem CNC, a usinabilidade exata de cada grau é claramente ilustrada no fuso Enquanto a placa forjada AZ31 é gerada por cavacos longos e emaranhados que são perigosos se não forem mantidos sob controle em relação ao fator de fogo, os tarugos AZ91 fundidos são usinados por cavacos mais curtos, mais finos e fáceis de evacuar, enquanto a microporosidade pode ocorrer para reter o fluido de corte, levando a uma corrosão mais rápida após a usinagem, se não forem limpos e secos.

Proteção contra corrosão por magnésio: métodos comprovados que funcionam

A proteção contra corrosão deve ser usada de maneira estratificada. Nenhuma técnica funciona para cada aplicação. A escolha certa do custo depende da vida útil necessária e das restrições. Aqui estão cinco métodos comprovados de proteção contra corrosão classificados por durabilidade.

A Oxidação Micro-Arco (MAO /Plasma Electrolytic Oxidation) é um processo de descarga de plasma de alta tensão em um eletrólito alcalino para produzir um revestimento de óxido (10-100 m) diretamente na superfície do Mg. A MAO produz revestimentos densos e bem aderidos e fornece a maior proteção contra corrosão fora dos tratamentos eletroquímicos Pesquisas recentes da PMC (2024) confirma que as ligas de magnésio tratadas com MAO apresentam resistência à corrosão dramaticamente melhorada em comparação com superfícies não tratadas.
Anodização-eletroquimicamente forma uma fina camada de óxido (5-25 m) sobre o material usando menor tensão aplicada É menos forte do que MAO e barato, mas útil para caixas para eletrônicos de consumo e para uso em ambientes fechados.
Revestimentos de conversão química (Chemical Conversion Coatings) Os revestimentos de conversão livre de cromato (estanato de permanganato ou à base de terras raras) formam uma camada muito fina Usado geralmente como uma etapa preparatória antes da pintura Pode ter um custo menor, mas fornece apenas proteção moderada.
Revestimento orgânico (Pintura/Pó Revestimento-E) (a pintura/Pó Revestimento) aplicado em cima de um revestimento de conversão melhor proteção contra corrosão E-revestimento (eletrodeposição) deu a cobertura mais uniforme em formas complexas O ponto fraco é qualquer arranhão, chip, ou imperfeição que expõe Mg nua (a) daí o valor de um bom revestimento de conversão por baixo.
Design-Level Prevention (Prevenção em nível de projeto) Evite contato de metal diferente Use arruelas isolantes (náilon, PEEK), fitas de barreira ou aplique selante em todas as juntas metal-metal Projete caminhos de drenagem para que a água não possa se acumular em superfícies de Mg Isso não custa quase nada, mas evita as falhas de corrosão mais comuns.

✔
Escolha o grau da liga de Mg dependendo do seu ambiente de corrosão (veja a tabela acima)
✔
Aplique o tratamento de superfície após a usinagem e não deixe o Mg nu exposto
✔
Isole todas as juntas metálicas diferentes com barreiras isolantes
✔
Verifique os níveis de impurezas nos certificados de matérias-primas antes da usinagem
✔
Especifique testes de névoa salina (ASTM B117) e medições de corrosão nos requisitos de qualificação de peças

Aqui na Lecreator, trabalhando com vários parceiros, incluindo tratamento de superfície, somos capazes de fornecer MAO, anodização e conversão química como acabamentos pós-usinagem para o nosso serviços de usinagem de precisão para componentes de magnésio sensíveis à corrosão. Qual acabamento você prefere (ou requer) será ditado pelo ambiente de trabalho (o marine) externo usará MAO plus topcoat, enquanto os eletrônicos internos geralmente precisam apenas de anodização.

💡 Dica profissional

Nenhum revestimento dura todos os revestimentos quebram em (e todo o dano mecânico expõe o magnésio nu para a corrosão mais adicional Ao projetar seu sistema da proteção da corrosão, o plano para que o revestimento seja deixado para trás & período; que faz a separação da liga e do projeto-nível quase tão importante quanto o revestimento próprio.

Usinagem CNC e corrosão por magnésio O que os engenheiros devem saber

CNC usinagem componente requer conhecimento de ambos rejeição de corrosão e segurança contra incêndio segurança, a corrosão diz respeito a 1° e magnésio segundo, o fato de que o magnésio inflamável e alumínio não é.

Riscos de corrosão induzidos por usinagem

Durante a usinagem (o carbono pode incorporar partículas das ferramentas de corte na superfície do magnésio. Esses locais de inclusão de carbono formam células microgalvânicas que progridem de corrosão muito mais rapidamente. O Lecreator usa ferramentas especiais de carboneto e PCD (diamante policristalino) para trabalhos de magnésio (nenhuma ferramenta de aço/ferro é usada) para evitar a contaminação do material.

Também importante é o tipo de refrigerante Os fluidos de usinagem à base de água ou solúveis em água reagirão com lascas de magnésio e cortarão superfícies gerando hidrogênio mineral, bem como instigando corrosão Preferimos óleo leve ou ar comprimido para usinagem mag (como lubrificante) e secamos imediatamente as peças após a usinagem.

Protocolo de Segurança contra Incêndios

️ Aviso Crítico de Segurança

O manuseio de cavacos é importante Nossos cavacos são armazenados apenas em tambores de aço fechados, separados de outros aços e cavacos a cada passo do caminho A sucata de magnésio é muito inflamável e não pode usar um extintor de incêndio ABC padrão ou meio extintor Apenas um extintor de incêndio Classe D ou um meio de extinção seco (areia) são eficazes Per Regulamentos de poeira combustível da OSHA, instalações que usinam magnésio devem manter procedimentos adequados de coleta de poeira e resposta a emergências.

✔
Use ferramentas afiadas. (pontos quentes e calor) gera partículas finas e deforma o chip.
✔
Use chips descontínuos (ajustando a taxa de alimentação) e não chips de fita longos.
✔
Armazene chips em tambores de aço fechados, separados de outros chips e metais.
✔
Mantenha o extintor Classe D à mão.
✔
Aplique o tratamento de superfície ou algum outro revestimento dentro de 24 horas após a operação de usinagem.

Com 17 anos e mais de 1.000 projetos de usinagem de magnésio concluídos, nossa equipe em Capacidades de usinagem de magnésio da Lecreator construiu esses protocolos em todas as séries de produção. Saber como manusear o material na prática, da máquina-ferramenta à prateleira, evita muitos dos problemas de corrosão do magnésio que vemos no campo.

Perguntas frequentes sobre a corrosão por magnésio

P: O magnésio é altamente corrosivo?

Ver Resposta

O magnésio em si não é corrosivo mas é muito fácil de corroer Com um potencial de eletrodo padrão de 2,37 V, o magnésio é o mais eletroquimicamente ativo de todos os metais estruturais padrão Ele corrói mais rápido do que o alumínio, zinco, ou mesmo aço na maioria dos ambientesespecialmente se umidade, sal, contato com outros metais diferentes está presente No entanto, com escolha de liga adequada e tratamento de superfície, peças de magnésio podem fornecer uma vida útil aceitável mesmo em ambientes moderadamente agressivos.

Q: Como parar o magnésio de corroer?

Ver Resposta

Cinco maneiras comprovadas de melhorar a resistência à corrosão: (1) Proteger o magnésio aplicando tratamentos de superfície como oxidação de microarcos (MAO) ou anodização. (2) Revestimento com revestimentos de conversão química para preparação para pintura. (3) Proteja o magnésio do contato com outros metais diferentes com separadores como arruelas e juntas isolantes ou com revestimentos de barreira. (4) Escolha tipos de ligas de alta pureza que contenham impurezas mínimas de Fe, Ni e Cu. (5) Projete conjuntos que eliminem a água das superfícies de magnésio e evitem a drenagem.

Q: O magnésio enferruja?

Ver Resposta

No. Ferrugem especificamente óxido (Fe2O3), que se forma apenas em ferro e aço Magnésio corrói de forma diferenteit produz hidróxido de magnésio (OH) 2), um pó branco na superfície.

Q: Como é a corrosão do magnésio?

Ver Resposta

Hidróxido de magnésio (OH) depósitos para fora na superfície como branco ou cinza pálido spotthis é hidróxido de magnésio casos mais avançados Em cinza escuro ou mancha pode ser evidente, e pitting ou grandes bolhas que ocorrem sob pintura, revestimento, ou chapeamento No caso de ataque galvânico de um metal dissimilar, todo esse ataque é localizado para a área de superfície de acasalamento, com acúmulo abundante de óxido branco em torno de orifícios de fixação.

Q: O cloreto de magnésio causa corrosão?

Ver Resposta

Sim. um dos aceleradores de corrosão mais agressivos para ligas de magnésio é o cloreto de magnésio (MgCl).Este composto é abundante em agentes de degelo de estradas e ambientes marinhos O ânion cloreto (Cl) penetra no filme de óxido protetor de magnésio e desencadeia corrosão por pites É por isso que as peças de magnésio em carros que são usadas em climas mais frios normalmente requerem proteção de superfície muito durável, como MAO ou revestimentos multicamadas.

Q: Quão resistentes são as ligas de magnésio à corrosão em ambientes ásperos?

Ver Resposta

Magnésio puro todos os resistência à corrosão em ambientes agressivos atmosferas marine, fábricas de produtos químicos, ou qualquer configuração com alta exposição à umidade cloreto Mas a combinação certa de grau de liga e acabamento de superfície muda o quadro inteiramente WE43 com MAO mais um revestimento superior selado, por exemplo, pode empurrar resistência de névoa salina passado 500 horas sob testes ASTM B117. combinar o sistema de proteção para as condições reais de serviço Os gabinetes eletrônicos internos precisam de muito menos armadura do que um suporte automotivo sob a carroceria exposto ao sal da estrada durante todo o ano.

Precisa de peças de magnésio resistentes à corrosão?

Lecreator máquinas ligas de magnésio com ferramentas dedicadas, procedimentos à prova de fogo, e escolhas de tratamento de superfície pós-usinagem Envie-nos o seu desenho para uma consulta DFM livre.

Obtenha uma Cotação de Usinagem de Magnésio

Sobre Esta Análise

Esta peça de conhecimento foi preparada pelo departamento de engenharia da Lecreator, utilizando 17 anos de know-how de usinagem CNC abrangendo todos os materiais de liga de magnésioAZ1, AZ91, WE43 e outros Os dados de corrosão citados aqui se originam de pesquisas publicadas, testes internos, padrões ASTM e fontes OSHA Nossas recomendações de tratamento de superfície são o que tentamos e testamos em ambientes de produção reais e sabemos trabalhar em mais de 1.000 empregos de magnésio.