磁場對船用鎂合金在模擬海水中的研究

姜超

摘要：為了研究磁場對船用鎂合金在海水中腐蝕及極化行為的影響，采用恒電位極化測試和動電位極化測試對AZ31B在模擬海水中的電流密度和自腐蝕電位進行了研究。結果表明：加入磁場后，可以改變AZ31B鎂合金自腐蝕狀態，降低了電流密度，提高了材料的耐腐蝕性。

Abstract： In order to study the influence of magnetic field on the corrosion and polarization behavior of marine magnesium alloys in seawater， the potentiostatic polarization test and kinetic potential polarization test were used to study the current density and self-corrosion potential of AZ31B in simulated seawater. The results show that the magnetic field can change the self-corrosion state of AZ31B magnesium alloy， reduce the current density， improve the corrosion resistance of the material.

關鍵詞：AZ31B;模擬海水;極化行為

Key words： AZ31B;simulated seawater;polarization behavior

0? 引言

隨著輪船制造業發展，船用內燃機的輕量化成為研究熱點，而鎂合金材料具有密度小、強度高等優勢，被廣泛應用于船用內燃機。AZ31B鎂合金可以減輕重量、節約燃料。它的質量輕能減輕整體重量，間接減少了燃油消耗量。二是它的比強度高于鋁合金和鋼，比剛度接近鋁合金和鋼，能夠承受一定的負荷[1-2]。由于海浪的飛濺以及長期的鹽水和鹽霧環境對其腐蝕的作用亦不容忽視[3]。目前現代船舶動力系統及電子信息系統等大功率電子設備復雜程度提高和地磁場對導體船舶的磁化作用，使得船舶在行駛過程中處于一定的磁場（船舶磁場）環境中，使之對船舶的抗腐蝕能力提出了新的要求。因此研究磁場對船用AZ31B鎂合金腐蝕特性的影響對船舶的腐蝕防護具有重大的意義。

1? 試驗

采用Zahner Zennium X電化學工作站及三電極體系，工作電極為AZ31B鎂合金，輔助電極為大面積鉑電極（Pt），參比電極為飽和甘汞電極（SCE）。使用去離子水配制3.5%NaCl溶液，通入氮氣用來排除Nacl溶液中的氧氣。磁鐵為0.4 T釹鐵硼，磁場方向工作電極表面垂直。恒電位所加電壓為2V，持續時間為120s;動電位極化測試的電壓掃描范圍為-1.5～2V（相對開路電位），動態掃描速率為5mV/s。

2? 實驗結果與討論

2.1 恒電位極化測試

圖1為船用AZ31B鎂合金在恒電位的電流密度。無磁場環境下，AZ31B鎂合金電流密度值約為0.4855mA，外加0.4T磁場時，AZ31B鎂合金電流密度值約為0.4854mA。添加0.4T磁場可以降低AZ31B鎂合金腐蝕電流密度，降低腐蝕速率，提高其在3.5%NaCl溶液中的抗腐蝕能力。恒電位測試的電流變化無法準確反映AZ31B鎂合金在自然環境下的腐蝕特性，還需分析磁場對電化學腐蝕過程的影響，對AZ31B鎂合金進行極化曲線測試。

2.2 動電位極化

圖2為AZ31B鎂合金的極化曲線圖。從圖中可以看出無磁場時自腐蝕電位為-1.38V，而添加0.4T磁場后使AZ31B鎂合金自腐蝕電位正移為-1.25V，增大了0.13V，并且腐蝕電流減小。說明添加0.4T磁場可以改變AZ31B鎂合金自腐蝕狀態，提高其抗腐蝕性，使其腐蝕速率降低。這與圖1中極化階段的電流密度測試結果一致。說明了磁場會使AZ31B鎂合金在海水體系中的電流密度減小。

3? 結論

①添加0.4T磁場可以改變AZ31B鎂合金自腐蝕電位，降低腐蝕電流密度，提高其抗腐蝕性能，降低腐蝕速率，大大提高了零部件的使用壽命。

②磁場對船用AZ31B鎂合金在海水中極化行為的研究為船舶企業降低維護成本，節約成本，為造船業的發展提供基礎研究。

參考文獻：

[1]杜文博，吳玉鋒，左鐵鏞.鎂合金在交通工具中的應用現狀[J].世界有色金屬，2006（2）：19-21.

[2]郭初蕾，鄭棄非，趙月紅，等.AZ31鎂合金在海洋大氣環境中的腐蝕行為[J].稀有金屬，2013（1）：21-26.

[3]于生海.AZ系鎂合金在模擬海水介質中的腐蝕行為[D]. 重慶大學，2008.