铸态碳纳米管增强镁基复合材料的电化学腐蚀

图7.10所示为铸态AZ31合金和1.0wt％ MWCNTs、1.5wt％ MWCNTs复合材料在3.5wt％ NaCl腐蚀介质中的电极化曲线。由图7.10可知，AZ31合金的自腐蚀电位E_corr与复合材料相比变化不大。在AZ31合金中添加碳纳米管后，复合材料的自腐蚀电位E_corr并没有明显地向正方向移动。这说明复合材料中碳纳米管的加入并没有降低其腐蚀倾向性，从而达到提高复合材料抗腐蚀性能的目的。

但从图7.10的极化曲线也可以看出，1.5wt％ MWCNTs复合材料具有最小的腐蚀电流密度i_corr。从图中还可以看出，三条曲线的阴极极化分支极为相似，而阳极极化分支差别较大，而且复合材料中碳纳米管的加入量越多，其自腐蚀电流密度i_corr越小，这说明复合材料与AZ31合金相比，其阳极过程受到了明显的抑制。

图7.10 铸态AZ31合金与不同复合材料在3.5wt％NaCl腐蚀介质中的电极化曲线

采用弱化区三点法对极化曲线进行解析可以求出腐蚀电流密度i_corr。在自腐蚀电位E_corr附近选择一个电位差ΔE=20mV，测出三个数据点的电流分别为i_A，ΔE、i_A，2ΔE、i_C，-2ΔE。由于是弱极化区，可以直接利用电化学极化控制下金属腐蚀速率的基本动力学方程式——式（7-4）和式（7-5）写出三个相关数据点的电流i_A，ΔE、i_A，2ΔE、i_C，-2ΔE的表达式（7-6）、（7-7）、（7-8）^[161]。

令

则有

由以上式（7-11）、式（7-12）、式（7-13）三式联立，可得(www.xing528.com)

由式（7-11）、式（7-12），可得两个一元二次方程

由u、v的定义可知，u＞1，v＜1，则

将式（7-11）、式（7-12）代入式（7-11），可得出腐蚀电流密度i_corr

根据以上公式的推导，测量一组数据就可计算出腐蚀电流密度i_corr。由电化学极化曲线测试实验数据，按照公式（7-20）将图7.10中三种材料的腐蚀电流密度i_corr计算所得结果见表7.1。

表7.1 铸态AZ31合金与碳纳米管增强镁基复合材料在3.5wt％ NaCl腐蚀介质中的自腐蚀电位与腐蚀电流密度值

随着碳纳米管加入量的增加，MWCNTs增强镁基复合材料腐蚀电流密度i_corr明显减小。1.5wt％ MWCNTs复合材料的腐蚀电流密度i_corr由AZ31合金的5.279μA/cm²减小到2.994μA/cm²，说明AZ31合金在3.5wt％ NaCl溶液中耐蚀性不如加入了碳纳米管的MWCNTs增强镁基复合材料。并且，随着复合材料中碳纳米管的加入量增多，复合材料的抗腐蚀性能越好。这一结果与浸渍实验利用失重法测得腐蚀速度的变化趋势相一致。