利用三點彎曲試驗探討Mg-5wt.%Sn合金在不同NaCl濃度下蝕孔與應力腐蝕裂縫關係之研究

Abstract

本實驗採用的三點彎曲試驗法，有別於一般常用之慢應變速率拉伸試驗的定量量測，乃是一種觀察應力腐蝕裂縫的定性分析。本實驗主要藉由三點彎曲試驗來分析Mg-5wt.%Sn合金在含不同Cl-濃度(1wt.%、3.5wt.%、7wt.%)環境下蝕孔與裂縫之間的關係以及裂縫的傳播路徑。 實驗結果發現Mg-5wt.%Sn合金在各環境下應力腐蝕裂縫為很明顯的沿晶走向，主要原因是該合金經過熱處理後Mg2Sn第二相以5~10μm細長狀分布在晶界上，而在Mg2Sn的伽凡尼腐蝕效應以及晶界高化學活性的作用下，晶界成了此合金應力腐蝕裂縫的優先活化路徑。 另外，透過掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察到Mg-5wt.%Sn合金浸置於越高Cl-濃度環境下，蝕孔的數目也隨之增加，且應力腐蝕效應越大，亦促使蝕孔成長及加速裂縫的生成。Mg-5wt.%Sn合金在7wt.%NaCl中浸泡約3小時會產生裂縫，在3.5wt.%NaCl則需浸泡大約5小時始出現裂縫，然而在1wt.%NaCl中浸泡8小時還未觀察到裂縫的生成，明顯表達在濃度低時裂縫出現的潛伏期相較濃度高時為長。而裂縫的傳遞速率在高濃度區段會較低濃度區段為快。 由以上結果可以觀察Mg-5wt.%Sn蝕孔數目、深度、裂縫出現時間以及傳遞速率對於Cl-濃度的敏感性，證實Cl-對於表層鈍化膜(MgO/Mg(OH)2)的影響。