在受激CO2中將被自然氧化或腐蝕的鎂合金表面轉化為耐蝕防護層
??鎂基合金憑藉其輕量化、高能效和環境友好的特點,有望在交通工具、3C產品和航空航天業乃至生物醫用材料領域得到廣泛應用。然而,與金屬鋁或鈦表面形成的鈍化薄膜不同,暴露在空氣中的Mg表面形成的薄膜主要成分是可滲透且無防護性的MgO和Mg(OH)2。因此,鎂基合金的應用由於其對腐蝕的高度敏感而受到限制。
儘管鎂基合金作為一種輕量化結構材料具有節能的優點,但其耐蝕性卻很差。一個主要原因就是鎂表面的原生氧化層不緻密,在空氣中、特別是在潮濕的環境下,無法阻止基底被侵蝕。
近日,西安交通大學的單智偉教授課題組與中國石油大學的張立強教授、美國約翰霍普金斯大學的馬恩教授合作,在Nature Communications上發表了題為「Turning a native or corroded Mg alloy surface into an anti-corrosion coating in excited CO2」的文章。該工作中,作者發明了一種在簡單、綠色環保的方法,即在室溫下通過受激CO2與金屬鎂及其合金樣品表面原生氧化層反應生長緻密的碳酸鎂防護薄膜,來提高鎂合金的耐蝕性。此外,對於表面已經被明顯腐蝕的樣品,腐蝕產物也可以被直接轉化,產生新的保護性表面。力學測試顯示:與未經處理的樣品比較,保護層可以明顯提高微納尺度金屬鎂的屈服強度,抑制不穩定塑性變形,提高均勻變形能力。這種環境友好的表面處理方法可以有效保護鎂合金,包括表面已被腐蝕的鎂基合金材料。
【圖文簡介】
圖1:表示原始表面轉化為MgCO3保護層的示意圖。