鋁陽極氧化膜的電化學(xué)阻抗特征研究.pdf

1、鋁及其合金因?yàn)榫哂忻芏刃?、比?qiáng)度大、易成型及優(yōu)良的表面裝飾性能等特點(diǎn)，在建筑、裝飾、航空以及日常生活等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。陽極氧化處理能大大提高鋁及其合金的耐蝕性能，但關(guān)于鋁陽極氧化膜的電化學(xué)性能有待于進(jìn)一步的研究。 論文針對工業(yè)純鋁L3和硬鋁LY12，研究了在以硫酸為主的氧化液中陽極氧化電流密度和氧化時(shí)間對氧化膜性能的影響，結(jié)果表明氧化膜其主要組成是非晶態(tài)的氧化鋁；氧化膜隨氧化電流密度(或氧化時(shí)間)的增加而增厚，并且在高的氧

2、化電流密度(或長的氧化時(shí)間)下，膜中缺陷增加，甚至產(chǎn)生了明顯的裂紋；膜的表面顏色由淺變深；氧化膜表面的顯微維氏硬度隨氧化時(shí)間延長而升高，隨氧化電流密度增加存在一個(gè)最大值；氧化膜的耐蝕性隨氧化電流密度增加(或氧化時(shí)間延長)存在一個(gè)最大值；相同氧化條件下，LY12氧化膜較薄，且耐蝕性相對較差。并得到了在硫酸氧化液中(98％硫酸200g/L+丙三醇15g/L+草酸20g/L)，L3和LY12相對優(yōu)化的氧化工藝：氧化電流1.5A/dm2，20℃

3、，氧化時(shí)間40分鐘。 運(yùn)用交流阻抗技術(shù)和極化曲線技術(shù)，研究了工業(yè)純鋁L3和硬鋁LY12及其氧化膜在氯化鈉和硫酸鈉溶液中的電化學(xué)行為，結(jié)果表明未經(jīng)過氧化處理的兩種鋁合金材料同樣幾乎都不存在鈍化區(qū)，而陽極氧化之后將大大提高其耐蝕性，兩者都存在一個(gè)較合適的陽極氧化電流密度和氧化膜厚度，電流過高或過低和氧化膜厚度過薄或過厚都會(huì)影響氧化膜的耐蝕性；陽極氧化膜具有雙層結(jié)構(gòu)，不僅阻擋層具有保護(hù)性，多孔層對侵蝕性氯離子也有一定的屏障作用，不過未

4、封閉處理的氧化膜多孔層的屏蔽作用較??；在氯化鈉介質(zhì)中，純鋁和硬鋁氧化膜的電化學(xué)規(guī)律基本一致，但主要由于合金元素的存在導(dǎo)致了硬鋁氧化膜耐蝕性較差；純鋁L3氧化膜在硫酸鈉溶液中的電化學(xué)行為受介質(zhì)濃度、膜厚以及氧化電流的影響較?。磺治g性溶液濃度越高，氧化膜的鈍化電流密度越高，而通過對氧化膜多孔層的封閉處理，將大大提高其耐蝕性能，對于強(qiáng)侵蝕性的介質(zhì)，封閉作用明顯。 運(yùn)用交流阻抗技術(shù)系統(tǒng)研究了未封閉氧化膜在NaCl和Na2SO4溶液中阻抗

5、譜的演變規(guī)律，發(fā)現(xiàn)未封閉氧化膜在NaCl和Na2SO4溶液中皆存在自封閉效應(yīng)。由于自封閉作用，在浸泡前期，多孔層電阻Rp隨浸泡時(shí)間的延長而明顯增加，相應(yīng)的，多孔層電容CPEp明顯降低；隨著浸泡時(shí)間的進(jìn)一步延長，電解液中離子對膜的破壞作用逐漸占主導(dǎo)地位，導(dǎo)致Rp隨浸泡時(shí)間的延長緩慢降低，相應(yīng)的，多孔層電容CPEp升高；未封閉氧化膜在浸泡初期其耐蝕性提高主要是多孔層的自封閉效應(yīng)，而溶液中侵蝕性離子濃度有一個(gè)相反的作用，在高濃度的侵蝕性溶液中

6、，自封閉改善耐蝕性的作用較弱。 通過比較不同封閉處理后的氧化膜的電化學(xué)行為，發(fā)現(xiàn)封閉處理較大地改善了氧化膜在氯化鈉溶液中的耐蝕性，而在硫酸鈉溶液中，其作用不明顯；從極化曲線和電位監(jiān)測的結(jié)果來看，沸水封閉、重鉻酸鉀封閉及冷封閉處理后的氧化膜試樣在浸泡初期皆存在較大的電位波動(dòng)，極化曲線測試難以判斷出這幾種方法的差異；而通過電化學(xué)阻抗譜的監(jiān)測，可以發(fā)現(xiàn)三種不同封閉方法的差異，三種封閉方法處理后氧化膜耐蝕性從弱到強(qiáng)的順序是：未封閉＜沸水