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《北京化工大学》 2002年
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铝阳极氧化膜的电化学行为与蚀孔生长机理研究

任建军  
【摘要】:本论文对工业纯铝阳极氧化膜在侵蚀性介质中的电化学行为进行了详细研究。发现氧化时间越长,阳极氧化膜的钝化倾向越大,且氧化时间越长,能对氧化膜造成严重破坏的阴极极化起始电位值也越低。溶液温度越高,铝阳极氧化膜的钝化倾向越小,并且随溶液温度的升高,阳极氧化膜的自腐蚀电位呈现先升高后降低的规律。在高温高极化电位下,阳极氧化膜被破坏,破坏形态为氧化膜从基体整个剥离。铝阳极氧化膜在NaCl溶液中经不同时间的浸泡后,发现随着浸泡时间的延长,氧化膜的耐蚀性呈现先增大,后降低的规律。 其次,对工业纯铝阳极氧化膜在NaCl溶液中的局部腐蚀进行了较深入研究。铝阳极氧化膜在NaCl溶液中,经低电位诱发形成活性点以后,在随后的阳极极化过程中,氧化膜被击穿,发生孔蚀,但破裂电位仍然很高,阳极氧化膜被击穿后,改变电位扫描方向,开始反向扫描,在反向扫描蚀孔的生长过程中,不断地从蚀孔口析出气泡,造成了极化电流的激烈振荡,对高电位极化段(6V/SCE以上)析出的气体进行成分分析,表明为氢气。这与通常情况下,氢气的析出电位较负的规律不符合,因此提出了蚀孔生长过程中,氢气在高电位下析出的电子转移机理。对阳极氧化膜的蚀孔形貌进行SEM观察,发现蚀孔的基本形状呈“半球型”,但蚀孔不呈开口状态,在蚀孔的上方覆盖着氧化膜,并且在膜盖的中央位置有一个小孔,其半径与氧化膜盖以下蚀孔的半径相比要小的多,形成蚀孔在生长过程中的扩散通道。并且发现扩散通道的直径影响蚀孔的形状,扩散通道与蚀孔的直径比越大,则蚀孔的直径/深度比也越大,即扩散通道与蚀孔直径尺寸相差越小,蚀孔的形状就越“扁平”。对阳极氧化膜蚀孔的发展机理研究,采用低电位诱发和氧化膜中夹杂Cl-两种方法使氧化膜发生孔蚀,发现蚀孔的发展可能以两种方式进行,一种为单个蚀孔由小到大逐渐生长,形成一个稳定的蚀孔。另一种为紧靠在一起的多个微孔在发展过程中,互相连通,边界消失,形成一个稳定的蚀孔。但可能后一种方式优先。 最后对硬铝阳极氧化膜在NaCl溶液中的电化学行为,蚀孔的生长以及蚀孔形貌进行了研究,发现硬铝阳极氧化膜的耐蚀性与工业纯铝阳极氧化膜相比,前者要差的多。对硬铝阳极氧化进行恒电位极化,表明其电化学行为分为三个阶段,在极化初期,电流随时间下降,一直到最低点,为氧化膜表面活性点的钝化修复过程。随后电流又随时间逐渐上升,一直到最高点,为蚀孔的形核及蚀孔的生长阶段,在此阶段稳定蚀孔的生成速率越大,则电流随时间上升的斜率就越大。电流过最高点以后,电流基本趋于稳定,为蚀孔的稳定生长阶段。对硬铝阳极氧化膜的表面形貌进行SEM观察,发现其表面呈龟裂状。同时对硬铝阳极氧化膜的截面进行SEM研究,测定氧化膜的厚度,发现在相同的阳极氧化条件下,硬铝阳极氧化膜的厚度要比工业纯铝阳极氧化膜的厚度薄。列其蚀孔进行研究,表明硬铝阳极氧化膜的蚀孔较浅,截面形貌呈“扁平”状。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TG174

【引证文献】
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