鋁合金由于相對密度小、機械強度高等優(yōu)點,在現(xiàn)代工業(yè)中被廣泛應用,特別是航空航天科技領域。然而,鋁金屬是一種比較活潑的金屬,自然條件下形成的氧化鋁膜層很薄,這種膜層在破壞性較強的環(huán)境中耐腐蝕性能不高。因此,鋁及其合金在各種行業(yè)中使用前一般需要對其進行表面防腐處理來提高它們的耐腐蝕性能。其中,采用陽極氧化法形成的氧化膜就能夠?qū)︿X及其合金提供很好的保護。通過前人的研究可知,在陽極氧化酸性溶液中添加緩蝕劑,可大幅度提高鋁及鋁合金的耐腐蝕性能。因此,本課題以2024鋁合金為研究對象,選用草酸作為電解質(zhì)溶液,研究了兩種無機緩蝕劑(鉬酸鈉和磷酸二氫銨)單一添加和混合添加對2024鋁合金陽極氧化膜耐腐蝕性能的影響。主要依托動電位極化曲線和電化學阻抗譜方法,對浸入3.5 wt.%NaCl溶液中的陽極氧化膜的耐腐蝕性能進行評估。研究結(jié)果表明,這兩種緩蝕劑鉬酸鈉和磷酸二氫銨具有協(xié)同緩蝕作用。比如,單獨添加0.01mol/L的鉬酸鈉或磷酸二氫銨到草酸電解質(zhì)溶液時,其陽極氧化樣品的緩蝕率分別為10%和47%。然而,同時添加這兩種緩蝕劑,且其濃度均為0.01mol/L時,緩蝕率可高達92%。這些數(shù)據(jù)表明磷酸根離子和鉬酸根離子對2024鋁合金陽極氧化膜具有顯著的協(xié)同緩蝕作用。其緩蝕機理可能如下:磷酸根離子和鉬酸根離子同時存在時反應可生成磷鉬雜多酸,該強氧化酸的存在有望提高鋁合金陽極氧化膜的成膜速率,并改善氧化膜的結(jié)構(gòu)。因此,磷鉬雜多酸的形成對2024鋁合金耐腐蝕性能的提高至關重要。
【學位單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG178
【部分圖文】：

腐蝕的發(fā)生通常情況下開始于金屬表面縫隙處金屬陽極溶解和氧陰極去極化反應，隨著腐蝕的不斷繼續(xù)將會導致縫隙內(nèi)的氧氣耗盡，從而影響了氧化還原反應的進行，最終導致縫隙內(nèi)外形成了濃度差電池。然而，當金屬表面縫隙處形成濃度差電池后將會進一步加劇金屬的腐蝕速度，金屬器件腐蝕嚴重時可能就會引起無法估計的危害。（3）晶間腐蝕晶間腐蝕是指一種沿著晶界或緊靠晶粒邊界位置發(fā)生的金屬局部腐蝕現(xiàn)象。金屬晶粒的表面與內(nèi)部的化學成分并不完全一樣，而這種差異正是導致金屬發(fā)生晶間腐蝕，并且破壞晶間與相鄰晶粒之間的結(jié)合力的誘因之一。另外，晶界雜質(zhì)或內(nèi)應力的存在也是誘發(fā)晶間腐蝕現(xiàn)象發(fā)生的原因之一。然而，這種結(jié)合力的破壞從金屬表面看不出任何的跡象，以及金屬材料發(fā)生晶間腐蝕的后果中也不包括引起金屬材料質(zhì)量的減少這種情況。但是金屬材料晶粒間結(jié)合力的顯著惡化，將會導致金屬的機械強度出現(xiàn)大幅度下降的問題。因此，像這種用肉眼無法直接觀察到的金屬腐蝕情況使得晶間腐蝕成為鋁合金材料或其它金屬材料中危險性最大的腐蝕破壞性形式之一。

圖 1.2 鋁合金產(chǎn)業(yè)鏈的表面處理工藝用過程中，鋁合金表面容易出現(xiàn)各種各樣的問題，如硬度較低達不到使腐蝕性能差導致使用壽命減少等缺點。由于鋁合金材料經(jīng)常出現(xiàn)上述生在一定程度上限制了鋁合金的應用范圍。在環(huán)境比較惡劣的情況下的自然氧化膜將不足以抵抗外界侵襲物質(zhì)的腐蝕，從而導致鋁及鋁合的要求。另外，大部分鋁合金器件使用過程中的失效又都是從表面開在投入使用前改善其表面性能顯得尤為重要。當采用表面處理技術對理時，就可以克服其表面性能方面的一些缺點，從而提高其表面的防長使用壽命的目的。目前為止，表面處理技術已成為鋁合金實際應用環(huán)節(jié)[21,22]。鋁合金的表面處理技術常用方法包括鉻化處理法[23]、化

圖 1.3 （a）星形微孔的 Keller 模型 （b）陽極氧化膜的橫截面和縱截面觀察的 Wood 模型經(jīng)過對長期實驗規(guī)律的總結(jié)、歸納、量化以及得到技術手段的有力支撐，科學家們得一種可以清楚而方便地討論多孔型鋁陽極氧化膜的典型單元胞模型[37]，如圖 1.4 所示。元胞結(jié)構(gòu)為中間有圓孔的六角形柱體，并且當大量的單元胞聚集在一起時，按照一定的可構(gòu)成多孔型鋁陽極氧化膜的模型。

【參考文獻】

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本文編號：2819796