純化鎂合金

    雜質元素在鎂合金中一般以陰極相與鎂合金構成電偶， 極大地促進了鎂合金的腐蝕， 其中以鐵、 鎳、銅和鈷的危害性最大。提高鎂合金純度的方法主要包括： 改進冶煉工藝、 選擇高純度的原料、 凈化（ 去除雜質和合金） 鎂合金熔體。李華倫等系統分析了雜質對鎂及鎂合金性能的影響， 指出過濾精煉具有較好提純效果， 這種方法既可以去除鎂及鎂合金液中的非金屬雜質， 也可以凈化金屬雜質， 是一種經濟實用的技術。

    高家成等對純鎂、 鎂鋅鋯、 鎂鋅鋯釔 （Ｍｇ－5.6Ｚｎ － 0.55Ｚｒ － 0.9Ｙ ） 合金材料放入仿生溶液中浸泡10ｄ后的腐蝕行為進行了研究。結果表明， 純鎂的質量損失是０.９％ ， 耐蝕性最好； 鎂鋅釔鋯的耐蝕性較好， 質量損失為1.７％ ； 鎂鋅鋯質量損失更多， 為３.１％ 。合金中的雜質元素越少， 耐蝕性越好。任伊賓等研究了純度為９９.９％和９９.５％的兩種商業純鎂的腐蝕行為， 研究表明高純鎂的耐蝕性明顯高于低純鎂的。

    Ｃａｏ等用純度高達９９.９８％的原鎂制備了高純鎂鋁、 鎂鈣、 鎂鋅等合金， 但是金屬中有些雜質去除困難， 隨著純度的升高， 雜質去除更困難。在實際生產中， 由于提純成本較高， 通過純化鎂合金來提高耐蝕性的應用較少。

    合金化處理

    在鎂中添加合金元素可以提高鎂的耐蝕性， 但向生物醫用鎂合金中添加的元素必須具有良好的生物相容性。鋁能夠提高鎂合金的耐蝕性， 少量鋁的加入能夠提高鎂合金的綜合性能， 但鋁元素也會損害人體的神經元和成骨細胞； 重稀土元素容易在腦中 富 集， 過 量 的 Ｙ ^３＋會 影 響 小 鼠 的 基 因 表達。因此， 生物醫用鎂合金的選取， 必須考慮合金對人體安全性， 使用無毒或低毒的合金。由于鈣，鋅和錳元素是必要的人體代謝元素， 可以提高鎂合金的耐蝕性， 而且具有良好的生物相容性， 是鎂合金的首選要素。

    鈣能使多孔疏松鎂的氧化膜變得致密， 提高鎂合金的耐蝕性。賈冬梅等研究了 Ｍ ｇ－ １Ｚｎ － ｘＣａ （ ｘ ＝０.２５ ， ０.５ ， １） 合金在模擬體液（ Ｈ ａｎｋ'ｓ模擬體液） 中的腐蝕行為。結果表明， 隨著鈣含量的增加， 鎂合金的腐蝕加劇。

    Ｍｇ－ １Ｚｎ － １Ｃａ合金表面會在腐蝕初期出現小面積的腐坑蝕， 后期由于腐蝕速率加快， 腐坑蝕的面積逐漸增大， 并且腐蝕也會由外到內不斷加深， 同時腐蝕產物也會在表層堆積并脫落。因而，Ｍｇ－ １Ｚｎ － ０.２５Ｃａ合金的耐蝕性最好， 少量的鈣能提高鎂合金的耐蝕性。

    鋅能降低鎂合金的局部腐蝕， 從而降低鎂合金的腐蝕速率。耿麗彥等采用熔融澆注法制備了鋅含量分別為４％ （ 質量分數， 下同） ， ６％和８％的Ｍｇ－ Ｚｎ － Ｃａ鎂合金， 研究了鋅含量對 Ｍｇ － Ｚｎ － Ｃａ鎂合金腐蝕性能的影響。結果表明， 這三種鎂合金的腐蝕速率變化是相似的。初期腐蝕速率急劇增大， 后期有起伏， 但整體呈降低趨勢， 其中４％Ｚｎ鎂合金的腐蝕速率最低。這是因為４％ Ｚｎ和６％ Ｚｎ的鎂合金中存在 ＭｇＺｎ相， 而８％ Ｚｎ的鎂合金中除了Ｍｇ Ｚｎ相外， 還存在大量的 Ｍｇ Ｚｎ ２ 相， 第二相化合物越多， 越容易與鎂合金基體形成腐蝕微電池， 各相的晶界處就越容易發生腐蝕。因此，８％Ｚ ｎ鎂合金的腐蝕較４％Ｚ ｎ 、 ６％Ｚ ｎ鎂合金的嚴重。

    錳能大大抑制雜質元素的不良影響， 從而提高鎂合金的耐蝕性。周世杰等研究了Ｍｇ－Ｚｎ 和Ｍｇ－ Ｚｎ － Ｍｎ合金的腐蝕行為，Ｍｇ－ Ｚｎ － Ｍｎ合金中鋅元素和錳元素的質量分數分別２％ ， ０.２％ 。 Ｍｇ － Ｚｎ －Ｍｎ 合金的析氫腐蝕速率最低， 其表面發生均勻腐蝕， 且合金組織均勻， 耐蝕性較 Ｍｇ － Ｚｎ合金的有所提高。

    稀土元素可以進入鎂合金表面使其更加穩定，從而提高鎂合金的耐蝕性。余琨等對 Ｍｇ－ ６％Ｚｎ合金和Ｍｇ－ ６％Ｚｎ － ２％Ｙ 合金在人體模擬體液中的腐蝕行為進行了研究， 可以看出 Ｍｇ － ６％Ｚｎ 和 Ｍｇ ６％Ｚｎ － ２％Ｙ 兩種合金的耐蝕性明顯強于純鎂的。

    稀土元素釔可以在鎂合金熔煉過程中與熔體中的雜質及氧化夾雜反應， 從而有效凈化熔體， 改善合金的耐蝕性。

    熱處理

    熱處理對鎂合金的腐蝕影響很大， 常用的熱處理方法是均勻固溶熱處理、 固溶時效熱處理和時效熱處理。

    Ｃhａｎｇ 等研究了鑄態、 固溶態和時效態 Ｍｇ－３Ｎｄ － ０.２ Ｚｎ － ０.４Ｚｒ合金的腐蝕行為。結果表明， 固溶處理極大地提高了鎂合金的耐蝕性。 Ｚｈａｏ等對410℃固溶處理的 ＡＺ９１鎂合金采用兩步冷卻，即先隨爐冷卻到213℃ ， 然后再取出水冷。結果原先粗大的顆粒狀 β 相消失， 出現大面積連續分布的細小層片狀（α＋ β ） 析出相， 從而提高了合金的耐蝕性。

    方元等研究了 Ｍｇ－ Ｙ － Ｎｄ － （ Ｌａ ＋Ｃｅ ） － Ｚｒ鎂合金在人體模擬溶液中的耐蝕性。結果表明， 鑄態鎂合金和熱處理后的鎂合金均存在局部腐蝕， 但熱處理后的鎂合金腐蝕程度相對較輕， 隨著浸泡時間的延長， 鑄態鎂合金點蝕區域的氫氧化鎂逐漸增多并局部富集， 熱處理后鎂合金點蝕產物也增加， 但局部富集不明顯， 與鑄態鎂合金相比熱處理后鎂合金的耐蝕性顯著提高。 Ｗａｌｔｅｒ等也發現熱處理可以提高 ＷＥ５４鎂合金耐蝕性。

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