阳极氧化对船用铝合金耐蚀性的影响

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1、阳极氧化对船用铝合金耐蚀性的影响杨志成,孑L小东(海军工程大学理学院化学与材料系,湖北武汉430033)[摘要]阳极极化和交流阻抗技术是研究耐蚀性能的有效方法,本文利用这两项技术研究了在不同电解液中阳极氧化后的AI.Mn.Mg合金在人造海水中的耐蚀性能。阳极极化试验显示AI.Mn.Mg合金经过阳极氧化以后,在相同极化电位下。极化电流明显减小;交流阻抗试验显示AI.Mn.Mg合金经过阳极氧化以后,阻抗值提高了,可见,AI.Mn.Mg合金经过阳极氧化处理以后,提高了其耐蚀性。此外,两项试验都表明阳极氧化时间不可太长,否则,在不同电解液中阳极氧化的A1.Mn.

2、Mg合金在人造海水中的耐蚀性的差异会减小。[关键词]铝合金;阳极氧化;耐蚀性0前言铝合金材料具有质量轻、强度高等优点,使其成为航空业、造船业等国民经济部门所使用的不可缺少的材料,尤其是在造船业中得到大最应用Il。】,但是在海洋环境中,铝合金由于发生腐蚀而遭受破坏[41,必然影响船舶的安全性和使用寿命,甚至造成重大事故,因此展开对船用铝合金材料的腐蚀与防护研究具有重要意义。在众多的防护措施中,采用阳极氧化技术提高船用铝合金的耐蚀性是比较有效的手段,而且开展阳极氧化对AI.Mil.Mg合金耐蚀性影响的相关报道也比较少。本文就针对目前海洋环境中使用的A1.Mn

3、.Mg合金,采用阳极极化及交流阻抗技术初步讨论阳极氧化对AI.Mn.Mg合金耐蚀性的影响。l试验材料与方法1.1试验材料试验材料选用AI.Mn—Mg合金,其主要成分见表l。表l试验用AI.Mn—Mg合金的主要成分(%)Table1ThemaincompositionofA!-·Mn··Mgalloy1.2试样制备AI—Mn-Mg合金阳极氧化的工艺流程如下:制备试样(切割;环氧树脂封样)一打磨(水砂纸打磨到1500#)一有机脱脂(丙酮中浸泡2min)一水洗一化学除油(509/INaOH;常温;时间,3-5min)一水洗一出光(2009lIHN03;2min

4、;常温)一水洗一阳极氧化(阳极氧化电解液配方见表2;阳极氧化装置示意图见图l;电流密度:2A/dm2;温度:20.22"(2:阴极:不锈钢板;磁搅拌。)一水沈一封闭(沸水封闭)一水洗一冷风吹干。一36—阳极氧化对船用铝合金耐蚀性的影响表2阳极氧化的电解液组成Table2Thecompositionofelectrolyteforanodicoxidation阳极氧化电解液组成电解液l硫酸:150#1;草酸:109/I;铝离子:5∥l电解液2硫酸:150#1;草酸:8酬;乳酸:5酬;丙三醇:39/l;硫酸镍:10朗电解液3硫酸:150#1;稀土盐:Ce4+

5、2#1+La6+0.5∥l;铝离子:1∥l;草酸:10g/l电解液4硫酸:150∥l:稀土盐:Ce4+3∥l:H202:2.7∥l磁搅图l阳极氧化装置示意图Fig1Thesketchdrawingofdeviceforanodicoxidation1.3试验仪器与测试方法阳极极化试验采用三电极体系,参比电极为饱和甘汞电极,辅助电极为铂电极。测试仪器为Model283恒电位仪,扫描速度为1mV/s,试验介质为人造海水。交流阻抗试验采用三电极体系,参比电极为饱和甘汞电极,辅助电极为铂电极。利用电化学综合测试系统测定阳极氧化后的AI.Mn.Mg合金在人造海水中

6、、开路电位下的电化学阻抗谱(EIS),频率范围为0.05Hz.20kHz。2试验结果及分析2.1阳极极化试验结果及分析图2是A1.Mn.Mg合金分别在四种电解液中,经过阳极氧化以后,在人造海水中的阳极极化曲线。1E,O'B●1E.r7tE.etE-516-4·o—I^^h嘞●0州'E{’1wIE'61E.6'B4●e3bg(蛳~吣b‘1吣图2阳极氧化后的AI-Mn.Mg合金在人造海水的极化曲线(a)阳极氧化30min;(b)阳极氧化lh一37一口3s—^,u阳极氧化对船用铝合金耐蚀性的影响从图2可以看出,尽管电解液不同,但是A1.Mn.Mg合金经过阳极氧

7、化以后,在相同极化电位下,极化电流明显较未阳极氧化的小很多,从图中还可以看出自腐蚀电位也有明显提高,这些都表明耐蚀性能得到了很大的提高。又有经不同的电解液的阳极氧化,极化电流减小的程度也有很大的差别,从图2(a)比较可得极化电流减小程度的顺序依次为:阳极氧化3>阳极氧化4>阳极氧化l>阳极氧化2,即是说明耐蚀性提高程度有差异,耐蚀性提高程度的顺序即为:阳极氧化3>阳极氧化4>阳极氧化l>阳极氧化2。这显然与阳极氧化电解液的成分有关,在电解液2中硫酸镍的加入并没有产生作用,相反使阳极氧化作用减弱了。然而稀土离子的加入却极大地有助于阳极氧化作用,据研究稀土离

8、子的作用是改变膜的结构,影响膜的均匀性。在电解液3中,同时加入两种稀土离子,产生

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