论文部分内容阅读
铝合金阳极氧化膜基于其可控的纳米微结构,在铝合金零部件防腐、表面着色、催化剂载体、生物传感器等方面具有广阔的应用前景。近年来,为了进一步降低氧化膜的制备成本和提高其耐腐蚀性,宽温阳极氧化工艺和氧化膜封孔剂配方成为了研究热点。本文在充分了解电解质温度对铝合金阳极氧化动力学过程和氧化膜显微结构影响机制的基础上,采用硝酸铈+三乙醇胺（铈盐复合添加剂）作为电解质添加剂,通过与复合有机酸添加剂（柠檬酸+酒石酸）的对比,在25～40℃的温度范围内,研究了铈离子添加剂对于氧化膜结构和耐腐蚀性能的影响,并阐明了其作用机制。此外,还研究了铈离子对氧化膜的几种封孔工艺,阐明了不同工艺条件下铈离子封孔的机理和耐蚀性。（1）普通硫酸阳极氧化在大于25℃条件下,制备的氧化膜多孔层膜孔结构坍塌,阻挡层致密度降低。在添加复合有机酸添加剂后,在30℃条件下制备的氧化膜结构完整,由于有机物参与了氧化膜的生成,氧化膜阻挡层厚度和致密度有所增加。在铈盐复合添加剂后,不仅提高了离子电流效率,而且降低了氧气泡对膜孔的冲蚀作用,在35℃条件下制备的氧化膜结构完整。与添加复合有机酸相比,使用铈盐复合添加剂后氧化物膜的孔隙率降低,并且阻挡层的厚度和致密度增加。（2）添加复合有机酸后,在20℃时制备的氧化膜临界载荷力为14.23 N,低于未添加时制备的氧化膜14.64 N的临界载荷力;添加铈盐复合添加剂后,在20℃时制备的氧化膜临界载荷力为14.74 N,在25℃时制备的氧化膜临界载荷力最高,为15.71N。无添加剂20℃时制备的氧化膜磨损率为0.095×10-3 mm3/Nm,分别使用两种添加在25℃时制备的氧化膜磨损率均略低于这一数值。添加复合有机酸在30℃时制备的氧化膜磨损率为0.73×10-3 mm3/Nm,同一条件使用铈盐复合添加剂磨损率为0.6×10-3mm3/Nm。（3）20℃硫酸电解液制备的氧化膜多孔层电阻为4.777×102Ω·cm2,阻挡层的电阻为3.304×105Ω·cm2,在添加复合有机酸后多孔层电阻略有上升,阻挡层的电阻增加到6.148×105Ω·cm2,在25℃添加复合有机酸制备的氧化膜电阻值与硫酸电解液制备的氧化膜阻值接近;使用铈盐复合有机酸添加剂20℃时多孔层的电阻为4.237×102Ω·cm2,阻挡层的电阻为5.498×105Ω·cm2;在30℃时制备的氧化膜氧化膜多孔层电阻为3.869×102Ω·cm2,阻挡层电阻为4.655×105Ω·cm2耐蚀性能优于添加复合有机酸。（4）对极氧化膜分别在铈离子溶液中进行沸盐水、浸泡、负压封孔。研究表明,负压封孔在氧化膜表面生成了一层较为致密的Ce O2膜,因此表面状态最佳,耐蚀性最好;沸盐水封孔的氧化膜有少量铈离子,兼具沸水封孔效果,但是其表面存在裂纹,耐蚀性仅次于负压封孔优于沸水封孔;浸泡封孔的氧化膜形成的Ce O2膜较为疏松,耐蚀性最差。（5）通过电化学交流阻抗谱结果研究表明,添加柠檬酸辅助剂后提高了铈离子沉积效率;封孔液温度越高对封孔有不利影响,当温度超过30℃时封孔后的氧化膜耐蚀性较差。双脉冲电源封孔频率越大沉积效率越低,氧化膜耐蚀性越差;负向占空比越高,对氧化膜封孔效果越好,耐蚀性越好。