钼酸钠和磷酸二氢铵对2024铝合金阳极氧化膜的协同缓蚀作用

发布时间：2020-09-16 11:21

　　铝合金由于相对密度小、机械强度高等优点,在现代工业中被广泛应用,特别是航空航天科技领域。然而,铝金属是一种比较活泼的金属,自然条件下形成的氧化铝膜层很薄,这种膜层在破坏性较强的环境中耐腐蚀性能不高。因此,铝及其合金在各种行业中使用前一般需要对其进行表面防腐处理来提高它们的耐腐蚀性能。其中,采用阳极氧化法形成的氧化膜就能够对铝及其合金提供很好的保护。通过前人的研究可知,在阳极氧化酸性溶液中添加缓蚀剂,可大幅度提高铝及铝合金的耐腐蚀性能。因此,本课题以2024铝合金为研究对象,选用草酸作为电解质溶液,研究了两种无机缓蚀剂(钼酸钠和磷酸二氢铵)单一添加和混合添加对2024铝合金阳极氧化膜耐腐蚀性能的影响。主要依托动电位极化曲线和电化学阻抗谱方法,对浸入3.5 wt.%NaCl溶液中的阳极氧化膜的耐腐蚀性能进行评估。研究结果表明,这两种缓蚀剂钼酸钠和磷酸二氢铵具有协同缓蚀作用。比如,单独添加0.01mol/L的钼酸钠或磷酸二氢铵到草酸电解质溶液时,其阳极氧化样品的缓蚀率分别为10%和47%。然而,同时添加这两种缓蚀剂,且其浓度均为0.01mol/L时,缓蚀率可高达92%。这些数据表明磷酸根离子和钼酸根离子对2024铝合金阳极氧化膜具有显著的协同缓蚀作用。其缓蚀机理可能如下:磷酸根离子和钼酸根离子同时存在时反应可生成磷钼杂多酸,该强氧化酸的存在有望提高铝合金阳极氧化膜的成膜速率,并改善氧化膜的结构。因此,磷钼杂多酸的形成对2024铝合金耐腐蚀性能的提高至关重要。
【学位单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG178
【部分图文】：

局部腐蚀,铝合金,晶间腐蚀

腐蚀的发生通常情况下开始于金属表面缝隙处金属阳极溶解和氧阴极去极化反应，随着腐蚀的不断继续将会导致缝隙内的氧气耗尽，从而影响了氧化还原反应的进行，最终导致缝隙内外形成了浓度差电池。然而，当金属表面缝隙处形成浓度差电池后将会进一步加剧金属的腐蚀速度，金属器件腐蚀严重时可能就会引起无法估计的危害。（3）晶间腐蚀晶间腐蚀是指一种沿着晶界或紧靠晶粒边界位置发生的金属局部腐蚀现象。金属晶粒的表面与内部的化学成分并不完全一样，而这种差异正是导致金属发生晶间腐蚀，并且破坏晶间与相邻晶粒之间的结合力的诱因之一。另外，晶界杂质或内应力的存在也是诱发晶间腐蚀现象发生的原因之一。然而，这种结合力的破坏从金属表面看不出任何的迹象，以及金属材料发生晶间腐蚀的后果中也不包括引起金属材料质量的减少这种情况。但是金属材料晶粒间结合力的显著恶化，将会导致金属的机械强度出现大幅度下降的问题。因此，像这种用肉眼无法直接观察到的金属腐蚀情况使得晶间腐蚀成为铝合金材料或其它金属材料中危险性最大的腐蚀破坏性形式之一。

产业链,铝合金

图 1.2 铝合金产业链的表面处理工艺用过程中，铝合金表面容易出现各种各样的问题，如硬度较低达不到使腐蚀性能差导致使用寿命减少等缺点。由于铝合金材料经常出现上述生在一定程度上限制了铝合金的应用范围。在环境比较恶劣的情况下的自然氧化膜将不足以抵抗外界侵袭物质的腐蚀，从而导致铝及铝合的要求。另外，大部分铝合金器件使用过程中的失效又都是从表面开在投入使用前改善其表面性能显得尤为重要。当采用表面处理技术对理时，就可以克服其表面性能方面的一些缺点，从而提高其表面的防长使用寿命的目的。目前为止，表面处理技术已成为铝合金实际应用环节[21,22]。铝合金的表面处理技术常用方法包括铬化处理法[23]、化

阳极氧化膜,纵截面,横截面,模型

图 1.3 （a）星形微孔的 Keller 模型（b）阳极氧化膜的横截面和纵截面观察的 Wood 模型经过对长期实验规律的总结、归纳、量化以及得到技术手段的有力支撑，科学家们得一种可以清楚而方便地讨论多孔型铝阳极氧化膜的典型单元胞模型[37]，如图 1.4 所示。元胞结构为中间有圆孔的六角形柱体，并且当大量的单元胞聚集在一起时，按照一定的可构成多孔型铝阳极氧化膜的模型。

【参考文献】