资源消耗和环境污染已成为21世纪人类可持续发展面临的首要问题。镁合金以质轻、结构性能优异以及易于回收等众多优点成为装备制造业轻量化发展的首选材料；而且，无论在储量、特性、应用范围、循环利用、以及节能环保等方面和钢铁产业相比，镁合金均具有非常明显的优势。据预测，随着镁合金应用技术和价格两大瓶颈的突破，全球镁合金用量将以每年20%的幅度快速增长，这在近代工程金属材料的应用中是前所未有的。大规模开发和利用镁合金的时代已经到来，它必将成为未来产业革命可持续开发资源的核心。
然而，由于镁的化学性质十分活泼，标准电极电位很负（-2.36VSCE），导致镁合金的耐腐蚀性很差，在腐蚀性介质中很容易发生严重的腐蚀；并且，镁合金的表面膜疏松多孔，MgO的PBR值为0.81,对基体保护能力差。不适用于大多数的腐蚀环境。因此，迄今为止，镁的应用仍然非常有限，镁合金的腐蚀与防护问题越来越受到人们的重视。镁合金要大规模应用于工业，必须选用或开发适当的合金或对镁合金进行各种表面处理，采取一定的防护措施对镁合金构件进行保护。防水伸缩缝
在近几年的镁合金腐蚀与防护研究热潮中，具有不同功能特性的镁合金表面防护技术被广泛
地研究，同时，针对新型镁合金的成分、结构、组织形态等方面也展开了大量电化学腐蚀机理的研究。下面我们将简要介绍当前镁合金腐蚀与防护发展的现状。
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镁合金腐蚀的直接原因是合金元素和杂质元素的引入导致镁合金中出现第二相，在腐蚀性介质中，化学活性很高的镁基体很容易与合金元素和杂质元素形成腐蚀电池，诱发电偶腐蚀；此外，镁合金的自然腐蚀产物疏松、多孔，保护能力差，导致镁合金的腐蚀反应可以持续发展。
镁合金在潮湿的大气、土壤和海水中均会发生电化学腐蚀。镁合金的腐蚀与纯镁的腐蚀相近，以析氢为主，氢离子的还原过程和阴极析氢过电位对镁的腐蚀过程起重要作用。腐蚀过程的反应式为：Mg+2H2O→Mg（OH）2+H2↑。然而，镁合金的腐蚀具有特殊的电化学现象，即负差数效应。Mordike认为阴极极化后，金属表面状况发生剧烈改变，与极化前相比差别很大，使镁合金的自腐蚀速率增加，出现负差数效应。李瑛等利用扫描隧道显微镜，在微观尺度下观察腐蚀界面形貌特征，发现在pH=11的1mol/LNaCl水溶液中，金属镁表面形成块状氧化物，阳极极化后块状氧化物尺度变小，保护作用降低，导致镁金属溶解
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出现负差数效应。由于镁的负差数效应是一个复杂的过程，对这一问题还有待深入研究和探索。当然，上述只是对镁合金腐蚀机理的概述，下面将具体讨论各种因素对镁合金的腐蚀性能的影响。
1.1 介质对镁合金的电化学腐蚀的影响
各种介质对镁合金耐蚀性的影响是不同的，了解介质对镁合金耐蚀性的影响规律，可以指导人们正确选择镁合金的工作、贮存和运输的介质环境。介质的pH值对镁的电位及耐蚀性影响很大。当pH为3~11.5时，镁的电位很低，基本保持在-1.4V的水平上；当pH<3时，镁的电位进一步降低，腐蚀速率急剧加快；当pH>11.5时，镁的电位升高，腐蚀速率显着减慢。而且，溶液中不同离子对镁及镁合金的腐蚀作用不同。
Cl-,SO24-,NO3-,Br-和含有氯的氧化性的阴离子都会加速镁的腐蚀，原因是这些离子能够改变镁合金表面层的保护性能。空气中的CO2溶于水中形成的HCO3也会对镁在溶液中的腐蚀行为产生影响。
此外，针对海洋环境，贾瑞灵等探讨了氯离子含量、附着盐粒2种特征环境因素对镁合金腐
蚀行为的影响规律。研究结果表明：可溶盐下镁合金的腐蚀行为受可溶盐的潮解能力、水解能力和侵蚀能力的共同影响。其中NaCl和NH4Cl2种氯化物对镁合金的腐蚀较严重，（NH4）2SO4和Na2SO42种硫酸盐对镁合金的腐蚀较轻，且铵盐大于钠盐。张涛等建立了薄液膜下镁合金电化学腐蚀的噪声测量方法，用这种方法能够长期、准确地控制镁合金表面薄液膜的厚度以及研究薄液膜厚度对镁合金腐蚀行为的影响。
1.2 合金元素（成分与结构）对镁合金电化学腐蚀行为的影响
合金元素和杂质元素对镁合金的耐蚀性有显着的影响。Hanawalt等研究了14种元素对二元镁合金在盐水中腐蚀速率的影响。发现Fe,Ni,Cu在浓度低于0.2%时就明显加速腐蚀。而Al,Sn,Cd,Mn,Si,Na,Pb等，浓度达到5%左右时，对腐蚀速率几乎没有什么影响。Fe不能固溶于镁中，以金属Fe形式分布于晶界，成为有效阴极，降低了镁的耐蚀性。Ni,Cu等在镁中溶解度极小，常和镁形成Mg2Ni/Mg2Cu等金属间化合物，以网状形式分布于晶界，使镁的腐蚀性能变差。此外，不同工艺条件下镁合金的组织结构不同，与金属模铸造相比，压铸AZ91镁合金的组织更为细小，并且铸件表面的组织与内部组织相比，β相的组分更为连续，比例也最大。张涛等以铸态AZ91D合金（α+β相）与T4固溶处理合金（α相）在1mol/L
NaCl中的腐蚀为背景，通过测量动电位极化曲线、MottSchottky曲线和不同电位下氢气析出速度，研究了β相（结构）对AZ91D镁合金腐蚀行为的影响。结果表明，β相对AZ91D镁合金腐蚀行为起到2方面的影响：①H原子扩散进入β相，使AZ91D合金的析氢速度减缓，负差数效应减弱；②β相中的H原子在镁合金的腐蚀过程中会进入腐蚀产物膜（P型半导体），发生离子化并放出自由电子，造成价带空穴密度降低，产物膜的耐蚀能力增强。
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1.3 镁合金的组织形态（微晶和非晶）对镁合金腐蚀行为的影响
近年来，镁基非晶态合金由于具有非常高的抗拉强度、良好的韧性和耐蚀性，越来越受到重视。对纯镁、多相异质结晶的Mg65Y10Cu25合金及非晶态镁合金耐蚀性的对比研究表明，这几种材料的电化学特性有很大不同，非晶态镁合金的耐蚀性最好，Mg65Y10Cu25合金次之，纯镁最差。非晶态镁合金的耐蚀性优于Mg65Y10Cu25合金的主要原因是：Mg65Y10Cu25合金的组织不是非晶态组织，具有不均匀性，故非晶态镁合金比Mg65Y10Cu25合金有更强的钝化作用和耐蚀性。而且，发现非晶化改善了Mg58.5-Cu31.5-Y10合金表面氧化膜的化学稳定性，膜溶解速度成倍数降低，同时非晶化显着提高了镁合金的耐点蚀能力，在6mol/LNaCl的碱性介质（pH=14）中非晶合金无点蚀发生。而相应的铸态合金在1.5mol/LNaCl的介质中发生严重的点蚀。
李瑛等通过溅射方法能够制备出微晶/纳米晶AZ91D和纯镁涂层，发现纳米化显着影响镁合金的腐蚀行为，提高了镁合金腐蚀产物膜的保护能力（图1）。机理分析表明，对于铸态纯镁，钝化膜生长过程为：最初为溶解-沉积生长，然后钝化膜发生破裂，最后以离子迁移方式生长。对于微晶化的纯镁来说，钝化膜生长过程为：先为溶解-沉积生长，然后以离子迁移方式生长，没有出现钝化膜的破裂过程。微晶化使纯镁钝膜中的载流子密度减小。同时，微晶化造成纯镁钝化膜内缺陷扩散系数发生数量级地减小，从而使得微晶化后纯镁的耐点蚀能力提高。
图1 镁合金在1mol/LNaCl溶液中析氢速度测量结果
1.4 新型Mg-Gd-Y-Zr稀土镁合金腐蚀行为
上海交通大学等研制的新型Mg-xGd-Y-Zr稀土镁合金具有较高的抗拉强度、伸长率及抗腐蚀疲劳性能，成为未来武器装备领域最有前途的镁合金材料，所以，研究新型Mg-xGd-Y-Zr稀土镁合金的电化学腐蚀行为对支撑高性能镁合金在重大领域中的应用具有重要的意义。目前，郭兴伍等研究了稀土元素对镁合金在常温和高温条件下形成的氧化膜的稳定性和保护作用的影响；揭示了影响氧化膜保护性能的关键因素以及阐明了合金元素对腐蚀性
能的影响规律。
其中，研究了不同Gd含量对Mg-xGd-Y-Zr稀土镁合金腐蚀行为的影响，发现合金的耐蚀性随着Gd含量从6%升高至10%时，合金的耐蚀性能逐渐下降，而当Gd含量从10%升高至12%时，合金的耐蚀性能又有所升高。
另外，该研究组采用场发射扫描电镜观察不同浸泡时间下GW63K合金表面腐蚀产物的产生及发展变化过程。研究结果表明，腐蚀产物的形貌随浸泡时间的变化而不同，在5%NaCl溶液中浸泡60min之前为蜂窝状结构，过了60min后又变为多孔状结构。在腐蚀过程中，第二相从T6状态合金中脱落的现象可以作为镁合金腐蚀中负差效应机理的有效证据。
平衡木多宽2 镁合金的防护技术研究现状
针对镁合金自身的特点，不同的研究者提出了不同的方法来提高镁合金的抗腐蚀性能，这对实现镁合金大规模应用具有重要的意义。目前，镁合金表面处理技术的研究和应用主要有以下几种。
2.1 化学转化涂层
镁合金的化学转化膜就是通过化学处理在合金表面形成由氧化物或金属化合物构成的钝化膜的处理工艺。
目前，化学转化膜以铬酸盐转化膜的防蚀效果最好，这种方法主要采用铬酐或重铬酸盐。美国化学品Dow公司开发了一系列铬化处理液。著名的Dow7工艺采用铬酸钠和氟化镁，在镁合金表面生成铬盐及金属胶状物，这层膜起屏障作用，减缓了腐蚀，并有自修复功能力。但是由于铬酸盐处理工艺中含Cr+离子，具有毒性，污染环境，且废液的处理成本高，而且，化学转化膜的耐磨性、耐蚀性不太好，它只能减缓腐蚀速度，并不能有效防止腐蚀。
2.2 有机涂层
有机物涂层是镁合金保护的一种常见方法。应用于镁合金表面的有机物涂层通常采用环氧树脂、乙烯树脂、聚氨酷以及橡胶等材料。也可以在镁合金上涂油脂、油漆、腊和沥青等。但是单独的有机物涂层耐蚀性能有限，结合力也较低，只能用来作为短时间的防护处理，或者在其它转化膜表面涂敷作为复合涂层。
2.3 化学镀镍涂层
在镁合金的表面可以通过电镀、化学镀、热喷涂等方法获得金属涂层。其中应用最广的是化学镀Ni-P,工艺简单，镀液中不含，逐渐受到重视。Sharma等讨论了热传导性高的ZM21镁合金用碱式碳酸镍、次磷酸钠为还原剂的直接化学镀镍工艺。得到的镀层具有良好的力学性能、耐蚀性、可焊性和对环境的稳定性。霍宏伟等在传统直接化学镀镍方法的基础上，对镀液成分和操作进行改进，在AZ91D镁合金表面得到了均匀、致密，无明显表面缺陷的Ni-P涂层。国内有人在镁合金表面化学镀Ni/电镀Au,这种涂层能经得起-196~150℃的极端温度循环，而且不会降低镀层的物理光学性能，使镁合金具有了能满足航天要求的优良性能。但是，由于镀层金属的电极电位远远大于镁，如果镀层有通孔，反而会加速基体的腐蚀。而且，这样的工艺复杂、成本较高，而且仅适合于形状简单零件的处理。
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