1 前(qian)言(yan)

2xxx 系(xi)列(lie)鋁(lv)合(he)金(jin)具(ju)有(you)較(jiao)低(di)密度、較(jiao)高(gao)比強度、優良的(de)(de)焊(han)接性能(neng)、較(jiao)好的(de)(de)加工成型性等(deng)一系(xi)列(lie)優點，已經在(zai)航空、航天、船舶、工業和(he)(he)兵器(qi)(qi)等(deng)領(ling)域獲(huo)得(de)廣泛應用，因(yin)此鋁(lv)合(he)金(jin)的(de)(de)應用研究對我國的(de)(de)國防事業具(ju)有(you)重大意義。在(zai)航天領(ling)域，鋁(lv)合(he)金(jin)常用制(zhi)作火箭和(he)(he)航天飛(fei)機的(de)(de)燃(ran)料(liao)箱(xiang)、航天器(qi)(qi)的(de)(de)架構、骨架、外(wai)(wai)罩貯(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)箱(xiang)等(deng)。 與 2219，2A14 合(he)金(jin)相比，2195 鋁(lv)鋰(li)合(he)金(jin)能(neng)夠使結(jie)構質量減(jian)(jian)輕、結(jie)構剛度提高(gao)，可替代(dai) 2219 合(he)金(jin)用于制(zhi)造(zao)大型運載(zai)火箭的(de)(de)低(di)溫(wen)推進劑(ji)貯(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)箱(xiang)和(he)(he)液氧貯(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)箱(xiang)。據報道，美國采用 2l95 鋁(lv)鋰(li)合(he)金(jin)代(dai)替 22l9 鋁(lv)合(he)金(jin)制(zhi)造(zao)航天飛(fei)機燃(ran)料(liao)外(wai)(wai)貯(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)箱(xiang)，使貯(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)箱(xiang)減(jian)(jian)重5%，運載(zai)能(neng)力提高(gao)了 3.4t，節(jie)約成本約 7500 萬(wan)美元(yuan)。此外(wai)(wai)，美國用 2195 合(he)金(jin)替代(dai) 2219 合(he)金(jin)制(zhi)造(zao)航天飛(fei)機外(wai)(wai)掛燃(ran)料(liao)箱(xiang)，使得(de)箱(xiang)重由(you) 29.937t 減(jian)(jian)至 3.629t。

2195 鋁(lv)(lv)鋰(li)合金(jin)為第三(san)代新型鋁(lv)(lv)鋰(li)合金(jin)，內部摻(chan)有(you) Li、Mg、Cu、Ag 等元(yuan)素(su)，這(zhe)些元(yuan)素(su)以單質或金(jin)屬間(jian)化合物的形態存在于鋁(lv)(lv)合金(jin)中，它(ta)們顯著(zhu)影響著(zhu)鋁(lv)(lv)鋰(li)合金(jin)的微觀(guan)組織，并提高了鋁(lv)(lv)鋰(li)合金(jin)的機械力學性能，但是(shi)這(zhe)導致 2195 鋁(lv)(lv)鋰(li)合金(jin)的耐腐(fu)蝕(shi)性能不夠理(li)想。此外(wai)，目前國內對于 2195 鋁(lv)(lv)鋰(li)合金(jin)的表(biao)面防護(hu)相關(guan)的報道極少。因此，探索(suo)具有(you)生產價(jia)值的 2195 鋁(lv)(lv)鋰(li)合金(jin)的表(biao)面處理(li)工藝是(shi)當前迫(po)切解決的問題。

工業(ye)上常(chang)采用(yong)(yong)陽(yang)(yang)極氧(yang)化技術(shu)來提高(gao)鋁(lv)鋰(li)合(he)金的(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)。陽(yang)(yang)極氧(yang)化液(ye)(ye)(ye)通(tong)常(chang)有(you)硫(liu)酸(suan)體(ti)系、磷酸(suan)體(ti)系、草酸(suan)體(ti)系、鉻酸(suan)體(ti)系和混(hun)合(he)酸(suan)體(ti)系，不同電(dian)解液(ye)(ye)(ye)對氧(yang)化膜的(de)阻擋層厚(hou)度、多孔層的(de)孔直徑和孔壁厚(hou)度等有(you)不同的(de)影(ying)響(xiang)。從生產成(cheng)本(ben)、陽(yang)(yang)極氧(yang)化膜的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)和化學染色(se)考慮，采用(yong)(yong)硫(liu)酸(suan)作為電(dian)解液(ye)(ye)(ye)最(zui)適宜(yi)。本(ben)文在(zai) 14℃下對 2195 鋁(lv)鋰(li)合(he)金進行陽(yang)(yang)極氧(yang)化處(chu)理，探討了(le)硫(liu)酸(suan)濃(nong)度、氧(yang)化電(dian)壓、氧(yang)化時間對陽(yang)(yang)極氧(yang)化膜微觀形貌(mao)和耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能的(de)影(ying)響(xiang)。

2 實驗(yan)方法

2.1 氧化膜的(de)制備(bei)

本(ben)實驗所采(cai)用(yong)的材料是 δ8×100×190（δ長度單(dan)位）的 T8 態不包鋁的 219鋁鋰合(he)金，具體成分見表 1。

表 1 2195 鋁鋰合金成分

陽(yang)(yang)極(ji)氧(yang)(yang)化(hua)液溫(wen)度為 14℃，陰極(ji)材料為鉛版，采(cai)用壓(ya)(ya)縮(suo)空(kong)氣對陽(yang)(yang)極(ji)氧(yang)(yang)化(hua)溶液攪(jiao)拌(ban)，重鉻酸(suan)鉀封(feng)閉(bi)(bi) 15min，陽(yang)(yang)極(ji)氧(yang)(yang)化(hua)液的硫酸(suan)濃(nong)度為180～280g/L，陽(yang)(yang)極(ji)化(hua)時(shi)間為 20～50min，采(cai)用 10～22V 恒壓(ya)(ya)陽(yang)(yang)極(ji)化(hua)。工(gong)藝流程(cheng)為：砂紙打磨→蒸(zheng)餾水(shui)清(qing)洗(xi)→冷(leng)風(feng)吹干→堿腐蝕（NaOH 40g/L，Na2CO3 30g/L，溫(wen)度 50℃）→熱(re)水(shui)清(qing)洗(xi)→冷(leng)水(shui)清(qing)洗(xi)→酸(suan)洗(xi)出光（HNO3，400g/L）→冷(leng)水(shui)清(qing)洗(xi)→陽(yang)(yang)極(ji)氧(yang)(yang)化(hua)→冷(leng)水(shui)清(qing)洗(xi)→封(feng)閉(bi)(bi)（K2Cr2O7，85℃）→冷(leng)水(shui)清(qing)洗(xi)→熱(re)水(shui)清(qing)洗(xi)→干燥(zao)→表(biao)征。

2.2 氧化膜結構(gou)及成分分析

采(cai)用 FEI Quanta 200F 場發射掃描電子顯(xian)微鏡(jing)（SEM）分析陽極氧化膜的(de)表 面(mian)微觀形(xing)貌和成分。在氧化膜斷面(mian)上任取 8 個位(wei)置測(ce)量(liang)厚度，并對測(ce)試結果(guo)求算術(shu)平均值得到氧化膜的(de)厚度。

2.3 氧化膜耐腐蝕性能測試

選(xuan)用(yong)傳(chuan)統的(de)三(san)電(dian)(dian)(dian)極體系(xi)在(zai)普林(lin)斯頓(dun) P4000A 電(dian)(dian)(dian)化學站(zhan)對陽極氧化膜的(de)耐腐蝕性能進行評估。其(qi)中(zhong)(zhong)，鉑片為(wei)(wei)(wei)輔助電(dian)(dian)(dian)極，飽和甘汞電(dian)(dian)(dian)極為(wei)(wei)(wei)參比電(dian)(dian)(dian)極，試(shi)(shi)樣為(wei)(wei)(wei)工作電(dian)(dian)(dian)極，試(shi)(shi)樣有效面積為(wei)(wei)(wei) 1.0cm2。在(zai)溫度(du)為(wei)(wei)(wei) 25℃下，將試(shi)(shi)樣浸泡在(zai)質(zhi)量分數為(wei)(wei)(wei)3.5%NaCl 溶液中(zhong)(zhong)，在(zai)電(dian)(dian)(dian)化學交流(liu)阻抗(kang)譜（EIS）和動電(dian)(dian)(dian)位極化曲(qu)線(xian)測(ce)試(shi)(shi)前(qian)需要對開(kai)路電(dian)(dian)(dian)位進行檢測(ce)，以(yi)確保測(ce)試(shi)(shi)前(qian)值達(da)到穩定狀態。EIS 測(ce)試(shi)(shi)的(de)交流(liu)信號振(zhen)幅為(wei)(wei)(wei)5mV，頻率變化為(wei)(wei)(wei) 100kHz 至 10mHz，動電(dian)(dian)(dian)位極化曲(qu)線(xian)的(de)掃描速(su)率為(wei)(wei)(wei) 5mV/s。

3 結果(guo)與討論

3.1 硫酸濃(nong)度(du)對氧化膜(mo)形(xing)貌(mao)和厚度(du)的影響

圖 1 2195 鋁鋰合金在不同濃(nong)度(du)的硫酸溶液中陽極氧化(hua)后氧化(hua)膜的表面形貌

圖 1 為在(zai)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)電壓 14V，氧(yang)(yang)(yang)化(hua)時間 15min，硫酸(suan)(suan)(suan)(suan)濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)分別(bie)為 180～200g/L、230～250g/L 和(he) 270～290g/L 條(tiao)件(jian)下，2195 鋁鋰合金(jin)陽(yang)(yang)(yang)極(ji)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)膜(mo)表(biao)面(mian)(mian)形(xing)貌。可以看到，不同硫酸(suan)(suan)(suan)(suan)濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)下獲得的(de)(de)陽(yang)(yang)(yang)極(ji)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)膜(mo)形(xing)貌不同。在(zai)較低濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du) 180～200g/L 的(de)(de)硫酸(suan)(suan)(suan)(suan)溶(rong)液中陽(yang)(yang)(yang)極(ji)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)處理(li)后，陽(yang)(yang)(yang)極(ji)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)膜(mo)平(ping)整度(du)(du)(du)提高，表(biao)面(mian)(mian)生成(cheng)致密、均勻的(de)(de)膜(mo)。在(zai)濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du) 230～250g/L 的(de)(de)硫酸(suan)(suan)(suan)(suan)溶(rong)液中陽(yang)(yang)(yang)極(ji)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)處理(li)后，氧(yang)(yang)(yang)化(hua)膜(mo)的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)粗糙度(du)(du)(du)最大，大量(liang)的(de)(de)納米(mi)級小孔(kong)和(he)微米(mi)級的(de)(de)凸(tu)起均勻地分布(bu)在(zai)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)膜(mo)表(biao)面(mian)(mian)。在(zai)濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du) 270290g/L 的(de)(de)硫酸(suan)(suan)(suan)(suan)溶(rong)液中陽(yang)(yang)(yang)極(ji)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)處理(li)后，氧(yang)(yang)(yang)化(hua)膜(mo)表(biao)面(mian)(mian)出現(xian)微米(mi)級的(de)(de)孔(kong)洞和(he)較為明(ming)顯(xian)的(de)(de)凸(tu)起。

圖 2 2195 鋁鋰(li)合金在不同濃(nong)度的硫酸溶液中陽極氧化后的氧化膜厚(hou)度

圖 2 為(wei) 2195 鋁鋰合金在硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)濃(nong)度(du)分別(bie)(bie)為(wei) 180～200g/L、230～250g/L 和(he) 270～290g/L 條件下陽極(ji)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)厚(hou)度(du)。可(ke)以(yi)看出，不同(tong)硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)濃(nong)度(du)下制備(bei)的(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)厚(hou)度(du)有較(jiao)(jiao)大的(de)區別(bie)(bie)，其(qi)中硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)濃(nong)度(du)為(wei) 230～250g/L 下制備(bei)的(de)膜(mo)層最厚(hou)，達到 5.5μm。此外值得注意(yi)的(de)是，硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)濃(nong)度(du)為(wei)270～290g/L下制備(bei)的(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)厚(hou)度(du)最小(xiao)，為(wei)4μm。氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)的(de)厚(hou)度(du)不隨硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)濃(nong)度(du)的(de)增(zeng)加(jia)而增(zeng)加(jia)，分析(xi)其(qi)原因可(ke)能是氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)在硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)溶液陽極(ji)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)膜(mo)時(shi)(shi)，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)的(de)溶解(jie)(jie)和(he)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)的(de)生成(cheng)過(guo)程同(tong)時(shi)(shi)進行，當硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)濃(nong)度(du)為(wei)270～290g/L 時(shi)(shi)，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)溶解(jie)(jie)速率較(jiao)(jiao)高，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)成(cheng)膜(mo)效(xiao)率較(jiao)(jiao)低。

3.2 氧(yang)化電壓對(dui)氧(yang)化膜(mo)形貌和厚度的(de)影響

考慮到致密的(de)(de)氧化(hua)(hua)膜(mo)(mo)會有效阻(zu)止腐蝕(shi)介質與 2195 鋁(lv)鋰(li)合(he)金基底的(de)(de)接觸，從而增(zeng)強鋁(lv)鋰(li)合(he)金的(de)(de)耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)，選用硫酸濃度為(wei)(wei) 180~200g/L，氧化(hua)(hua)時間為(wei)(wei) 30min研究不同電(dian)壓(ya)(ya)對氧化(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)微(wei)觀(guan)形(xing)貌和(he)厚(hou)度的(de)(de)影響。如圖 3 所示，分別(bie)為(wei)(wei)氧化(hua)(hua)電(dian)壓(ya)(ya)為(wei)(wei) 10V、13V、16V 和(he) 19V 條件(jian)下(xia)形(xing)成的(de)(de)陽極(ji)氧化(hua)(hua)膜(mo)(mo)表(biao)面(mian)微(wei)觀(guan)形(xing)貌。可(ke)以(yi)看到當氧化(hua)(hua)電(dian)壓(ya)(ya)為(wei)(wei) 10V 和(he) 13V 時，陽極(ji)氧化(hua)(hua)膜(mo)(mo)表(biao)面(mian)出(chu)現(xian)(xian)大(da)量凹(ao)坑，且凹(ao)坑分布不太均(jun)(jun)勻(yun)(yun)。隨著氧化(hua)(hua)電(dian)壓(ya)(ya)的(de)(de)增(zeng)大(da)，16V 下(xia)制(zhi)備的(de)(de)陽極(ji)氧化(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)凹(ao)坑結構消失，氧化(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)平(ping)整度提高(gao)，表(biao)面(mian)生成致密、均(jun)(jun)勻(yun)(yun)的(de)(de)膜(mo)(mo)。19V 下(xia)氧化(hua)(hua)膜(mo)(mo)表(biao)面(mian)出(chu)現(xian)(xian)少量微(wei)裂(lie)紋且裂(lie)紋分布較為(wei)(wei)均(jun)(jun)勻(yun)(yun)，這可(ke)能(neng)是氧化(hua)(hua)過程(cheng)中劇(ju)烈釋放焦(jiao)耳熱產生的(de)(de)應(ying)力微(wei)裂(lie)紋此外，22V 下(xia)制(zhi)備的(de)(de)氧化(hua)(hua)膜(mo)(mo)部分區域出(chu)現(xian)(xian)“粉(fen)化(hua)(hua)”現(xian)(xian)象，膜(mo)(mo)層易被棉布擦掉(diao)。

圖 3 2195 鋁(lv)鋰合金在(zai)不同氧化電壓下(xia)陽(yang)極(ji)氧化后氧化膜(mo)的表面形貌

從(cong)圖 4 可以(yi)看出，氧(yang)(yang)(yang)化膜的(de)厚度(du)在(zai) 1.0～22.2μm 之間(jian)；隨著氧(yang)(yang)(yang)化電(dian)(dian)壓(ya)的(de)升(sheng)高，氧(yang)(yang)(yang)化膜厚度(du)呈現(xian)非(fei)線性增加。在(zai)氧(yang)(yang)(yang)化電(dian)(dian)壓(ya)為 19V 時，氧(yang)(yang)(yang)化膜最厚，達(da)到(dao)(dao) 22.2μm。值得注意的(de)是(shi)，隨著氧(yang)(yang)(yang)化電(dian)(dian)壓(ya)從(cong) 13V 增加至 16V 后(hou)，氧(yang)(yang)(yang)化膜厚度(du)從(cong) 6.1μm 增加到(dao)(dao) 17.3μm，膜層(ceng)厚度(du)發生較(jiao)大(da)變化，相差(cha) 11.2μm。

3.3 氧(yang)化時(shi)間(jian)對(dui)氧(yang)化膜(mo)形貌和厚度的影響

圖 5 2195 鋁鋰(li)合金在不同氧(yang)化(hua)時間后陽極氧(yang)化(hua)膜表面形貌

考(kao)慮(lv)到(dao)實(shi)際應(ying)用中需要的(de)(de)陽(yang)極氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜的(de)(de)厚度(du)一(yi)般為(wei) 10μm 左右，選用硫酸濃度(du)為(wei) 180~200g/L，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)電壓為(wei) 14V，研究(jiu)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)(shi)間(jian)對(dui)陽(yang)極氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜微觀形(xing)(xing)貌和厚度(du)的(de)(de)影響。從圖5中可以(yi)看(kan)出，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)(shi)間(jian)為(wei)20min時(shi)(shi)形(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)較為(wei)平(ping)(ping)整；氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)(shi)間(jian)為(wei) 30min 后形(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)凹(ao)(ao)(ao)凸不(bu)平(ping)(ping)，表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)凹(ao)(ao)(ao)坑(keng)(keng)直徑(jing)分布不(bu)均勻(yun)；氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)(shi)間(jian)為(wei) 40min 后形(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)最為(wei)平(ping)(ping)整，表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)有較少的(de)(de)凹(ao)(ao)(ao)坑(keng)(keng)；氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)(shi)間(jian)為(wei) 50min 后形(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)有大(da)量凹(ao)(ao)(ao)坑(keng)(keng)存(cun)在(zai)，且凹(ao)(ao)(ao)坑(keng)(keng)的(de)(de)孔(kong)徑(jing)分布均勻(yun)。此外(wai)，這四(si)種樣品的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)均存(cun)在(zai)一(yi)定的(de)(de)孔(kong)洞(dong)。

表 2 為(wei) 2195 鋁鋰(li)合(he)(he)金(jin)在氧(yang)(yang)(yang)(yang)化時間為(wei) 20～50min 下經硫酸(suan)(suan)陽(yang)極(ji)(ji)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化處理(li)后(hou)的(de)表面成(cheng)分。與未(wei)(wei)陽(yang)極(ji)(ji)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化處理(li)的(de) 2195 鋁鋰(li)合(he)(he)金(jin)表面成(cheng)分相比，陽(yang)極(ji)(ji)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化膜(mo)(mo)中(zhong)鋁元(yuan)(yuan)素(su)(su)含量(liang)約(yue)占(zhan) 37%，氧(yang)(yang)(yang)(yang)元(yuan)(yuan)素(su)(su)約(yue)占(zhan) 46%，說明氧(yang)(yang)(yang)(yang)化膜(mo)(mo)的(de)成(cheng)分以鋁的(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化物(wu)為(wei)主，Mg、Li、Ag、Cu 等(deng)元(yuan)(yuan)素(su)(su)在陽(yang)極(ji)(ji)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化膜(mo)(mo)表面消失。可能原(yuan)因是：陽(yang)極(ji)(ji)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化過程(cheng)(cheng)中(zhong)，2195 鋁鋰(li)合(he)(he)金(jin)基體中(zhong)的(de) Mg 含量(liang)較少不容易被檢(jian)測到，Li 元(yuan)(yuan)素(su)(su)較輕無法(fa)被檢(jian)測到，而 Cu、Ag 元(yuan)(yuan)素(su)(su)具(ju)有極(ji)(ji)高的(de)惰性，大部分會溶解(jie)在電解(jie)液中(zhong)。因此(ci)，在陽(yang)極(ji)(ji)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化膜(mo)(mo)中(zhong)，未(wei)(wei)發(fa)現(xian)這些(xie)元(yuan)(yuan)素(su)(su)。此(ci)外，陽(yang)極(ji)(ji)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化膜(mo)(mo)中(zhong)新出現(xian)了 Cr、Na、S 等(deng)元(yuan)(yuan)素(su)(su)。氧(yang)(yang)(yang)(yang)化膜(mo)(mo)中(zhong)存在少量(liang)的(de) Cr 元(yuan)(yuan)素(su)(su)是因為(wei)陽(yang)極(ji)(ji)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化膜(mo)(mo)采用重鉻(ge)酸(suan)(suan)鉀溶液封(feng)閉的(de)緣故，重鉻(ge)酸(suan)(suan)鉀封(feng)閉過程(cheng)(cheng)中(zhong)發(fa)生的(de)反應式為(wei)：

2Al2O3+3K2Cr2O7+5H2O?2Al(OH)CrO4↓+2AI(OH)Cr2O7+6 KOH

堿(jian)式(shi)鉻(ge)酸鋁(lv)、堿(jian)式(shi)重鉻(ge)酸鋁(lv)滲入(ru)膜(mo)的(de)(de)微孔，從而(er)使得 Cr 元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)進入(ru)陽(yang)極氧(yang)(yang)化(hua)膜(mo)內部。由于氧(yang)(yang)化(hua)膜(mo)中(zhong)存在大量的(de)(de)孔洞(dong)，K 元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)殘留在氧(yang)(yang)化(hua)膜(mo)里；氧(yang)(yang)化(hua)膜(mo)中(zhong)含有少量的(de)(de)硫元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)，可能是 H2SO4 氧(yang)(yang)化(hua)液中(zhong)的(de)(de) SO42-參與了(le)鋁(lv)的(de)(de)陽(yang)極反應過程，最終生成含硫酸根的(de)(de)陽(yang)極氧(yang)(yang)化(hua)膜(mo)。涉及的(de)(de)反應可能為(wei) ：開(kai) 始 Al 進行溶(rong) 解，即(ji)2Al+6H+→2Al3++3H2↑ ，然后電(dian)解質中(zhong)的(de)(de)陰離子參與形成氧(yang)(yang)化(hua)膜(mo) ，2Al3++3H2O+3SO42-→Al2O3+3H2SO4，2Al3++xH2O+ySO42-→Al(OH)x(SO4)y+xH+，從而(er)使的(de)(de) S 元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)以 Al(OH)x(SO4)y的(de)(de)形式(shi)進入(ru)氧(yang)(yang)化(hua)膜(mo)中(zhong)。

表 2 2195 鋁鋰合金在(zai)不(bu)同氧(yang)化時間(jian)后陽極氧(yang)化膜(mo)表面成分

圖 6 為(wei)(wei)(wei)(wei)陽(yang)極氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)間(jian)(jian)(jian)在(zai)(zai) 20～50min 范圍時(shi)，陽(yang)極氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)厚(hou)(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)(du)。可以看(kan)出，陽(yang)極氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)厚(hou)(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)(du)在(zai)(zai) 2.6～7.8μm 之(zhi)間(jian)(jian)(jian)；隨(sui)著(zhu)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加，陽(yang)極氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)厚(hou)(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)(du)逐漸增(zeng)高；氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)間(jian)(jian)(jian)為(wei)(wei)(wei)(wei) 20 和(he)(he) 30min 時(shi)，生成(cheng)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)厚(hou)(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)(du)相(xiang)近，分(fen)別為(wei)(wei)(wei)(wei) 2.6μm、2.8μm；氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)間(jian)(jian)(jian)為(wei)(wei)(wei)(wei) 40min 時(shi)，氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)厚(hou)(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)(du)達到了 5.8μm，在(zai)(zai)相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)時(shi)間(jian)(jian)(jian)變(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)區間(jian)(jian)(jian)，膜(mo)(mo)層(ceng)(ceng)厚(hou)(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)(du)發生了較大的(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)；氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)間(jian)(jian)(jian)為(wei)(wei)(wei)(wei) 50min 時(shi)，氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)厚(hou)(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)(du)為(wei)(wei)(wei)(wei) 7.8μm。據(ju)報道(dao)，陽(yang)極氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)厚(hou)(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)(du)由阻擋(dang)層(ceng)(ceng)和(he)(he)多(duo)孔(kong)層(ceng)(ceng)組(zu)成(cheng)，阻擋(dang)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)厚(hou)(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)(du)取決于外(wai)加的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)電(dian)壓(ya)，與氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)間(jian)(jian)(jian)沒(mei)有關系(xi)。在(zai)(zai)硫(liu)(liu)酸陽(yang)極氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)體系(xi)中，阻擋(dang)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)膜(mo)(mo)率為(wei)(wei)(wei)(wei) 1nm/V。當氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)電(dian)壓(ya)為(wei)(wei)(wei)(wei) 14V 時(shi)，阻擋(dang)層(ceng)(ceng)厚(hou)(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)(du)約為(wei)(wei)(wei)(wei) 14nm。多(duo)孔(kong)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)厚(hou)(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)(du)一般表示為(wei)(wei)(wei)(wei) T=KIt，K 為(wei)(wei)(wei)(wei)比例(li)常數，I 為(wei)(wei)(wei)(wei)電(dian)流(liu)密度(du)(du)(du)(du)(du)（A/dm2），t 為(wei)(wei)(wei)(wei)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)間(jian)(jian)(jian)。理論上來說，氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)電(dian)壓(ya)與電(dian)流(liu)密度(du)(du)(du)(du)(du)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)存在(zai)(zai)正比關系(xi)，電(dian)流(liu)密度(du)(du)(du)(du)(du)隨(sui)著(zhu)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)電(dian)壓(ya)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加而(er)(er)線(xian)性(xing)增(zeng)加。但是，陽(yang)極氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)過程(cheng)中隨(sui)著(zhu)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)厚(hou)(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加，膜(mo)(mo)層(ceng)(ceng)電(dian)阻會發生變(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)從而(er)(er)使(shi)得(de)電(dian)流(liu)密度(du)(du)(du)(du)(du)隨(sui)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)電(dian)壓(ya)不(bu)再(zai)呈線(xian)性(xing)變(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)。此(ci)外(wai)，氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)電(dian)壓(ya)和(he)(he)電(dian)流(liu)密度(du)(du)(du)(du)(du)之(zhi)的(de)(de)(de)(de)關系(xi)還(huan)會受到槽液(ye)濃度(du)(du)(du)(du)(du)、溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)、鋁合(he)金、攪拌和(he)(he)合(he)金種類等影響(xiang)。這可以解釋(shi)在(zai)(zai) 180~200g/L 的(de)(de)(de)(de)硫(liu)(liu)酸溶液(ye)中，為(wei)(wei)(wei)(wei)什么陽(yang)極氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)厚(hou)(hou)(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)(du)不(bu)隨(sui)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)電(dian)壓(ya)或氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加而(er)(er)線(xian)性(xing)增(zeng)加。

圖(tu) 6 2195 鋁(lv)鋰合金在不同氧化時間(jian)下(xia)氧化膜的(de)厚度

值得注意的(de)是，從表 2 看出，在(zai)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)時(shi)間為(wei) 40min 和 50min 制(zhi)備的(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)(mo)表 面(mian)檢測(ce)到(dao)了 Na 元(yuan)素(su)，而(er)在(zai)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)時(shi)間為(wei) 20min 和 30min 制(zhi)備的(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)(mo)表面(mian)卻未檢測(ce)到(dao)。這是由于陽極氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)孔洞(dong)(dong)封閉(bi)不完全，Na 離子殘留在(zai)孔洞(dong)(dong)中(zhong)不容易(yi)被清洗掉造(zao)成的(de)。在(zai)封閉(bi)工藝中(zhong)，堿(jian)式(shi)鉻(ge)(ge)酸鋁(lv)、堿(jian)式(shi)重鉻(ge)(ge)酸鋁(lv)填(tian)充氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)(mo)孔洞(dong)(dong)的(de)方式(shi)是一(yi)樣(yang)的(de)，當(dang)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)(mo)多孔層(ceng)厚度較薄(bo)時(shi)，它們(men)會(hui)較快(kuai)填(tian)滿氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)(mo)中(zhong)的(de)孔洞(dong)(dong)；而(er)當(dang)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)(mo)多孔層(ceng)較厚時(shi)，填(tian)充氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)(mo)中(zhong)孔洞(dong)(dong)所(suo)需時(shi)間延長。

3.4 電化學測試

3.4.1 動電位極化曲線

圖 7 為當硫酸溶(rong)(rong)液濃度為 180~200g/L，氧(yang)(yang)(yang)化(hua)電(dian)壓(ya)為 14V，陽極氧(yang)(yang)(yang)化(hua)時(shi)間 20～50min 時(shi)制(zhi)備(bei)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)膜在 3.5% NaCl 溶(rong)(rong)液中動電(dian)位(wei)極化(hua)曲線測試結果。可以看到，不同氧(yang)(yang)(yang)化(hua)時(shi)間下所制(zhi)備(bei)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)膜的(de)(de)(de)腐(fu)蝕電(dian)位(wei)相近。由表 2 可知(zhi)，不同氧(yang)(yang)(yang)化(hua)時(shi)間制(zhi)備(bei)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)膜表面主要物(wu)(wu)質均是(shi) Al 的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)物(wu)(wu)。氧(yang)(yang)(yang)化(hua)時(shi)間 40min 和 50min 樣(yang)(yang)品的(de)(de)(de)腐(fu)蝕電(dian)位(wei)稍高(gao)于其他樣(yang)(yang)品的(de)(de)(de)，可能(neng)是(shi)封閉過程(cheng)中進入氧(yang)(yang)(yang)化(hua)膜孔洞的(de)(de)(de)封孔物(wu)(wu)質的(de)(de)(de)量不同造(zao)成的(de)(de)(de)。而樣(yang)(yang)品的(de)(de)(de)腐(fu)蝕電(dian)位(wei)越高(gao)，一般說明樣(yang)(yang)品的(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕性(xing)能(neng)越好。

實(shi)際(ji)工作中，材料(liao)一旦(dan)發生腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)過(guo)程(cheng)就是一個動態的(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位就不能(neng)作為(wei)樣品(pin)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)唯一判據(ju)，此(ci)時需引入腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)流從腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)動力學(xue)角度(du)評價材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)。表 3 為(wei)采(cai)用(yong) Tafel 直(zhi)線外推法計算所得 2195 鋁(lv)(lv)鋰(li)合(he)金(jin)在不同氧化(hua)(hua)(hua)時間(jian)下(xia)陽(yang)極(ji)氧化(hua)(hua)(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de) Jcorr 和 Ecorr 等參(can)數。從表 2 可(ke)知，氧化(hua)(hua)(hua)時間(jian)為(wei) 20min后(hou)制(zhi)(zhi)備(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)試(shi)樣具有(you)最大的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)流密(mi)度(du)，為(wei) 1.16×10-7A·cm2；氧化(hua)(hua)(hua)時間(jian)為(wei) 50min 后(hou)制(zhi)(zhi)備(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)樣品(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)流密(mi)度(du)最小，為(wei) 4.9×10-8 A·cm2，試(shi)樣耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)按照由強(qiang)到弱的(de)(de)(de)(de)(de)順序為(wei)：50min 處(chu)理(li)(li)樣>40min 處(chu)理(li)(li)樣≈30min 處(chu)理(li)(li)樣>20min 處(chu)理(li)(li)樣>原始合(he)金(jin)。關于陽(yang)極(ji)氧化(hua)(hua)(hua)膜(mo)增強(qiang)鋁(lv)(lv)鋰(li)合(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)一般(ban)有(you)兩種(zhong)解釋：第一種(zhong)認(ren)為(wei)，實(shi)際(ji)起主(zhu)要耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)作用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)是陽(yang)極(ji)氧化(hua)(hua)(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)阻隔(ge)層(ceng)(ceng)，致密(mi)的(de)(de)(de)(de)(de)阻隔(ge)層(ceng)(ceng)可(ke)以有(you)效地(di)防止(zhi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)介質與(yu)鋁(lv)(lv)基底(di)接觸從而增強(qiang)鋁(lv)(lv)合(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)，但是本文(wen)中研(yan)(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)阻隔(ge)層(ceng)(ceng)理(li)(li)論厚度(du)僅為(wei) 14nm。第二種(zhong)認(ren)為(wei)，實(shi)際(ji)起主(zhu)要耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)作用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)是封(feng)閉(bi)處(chu)理(li)(li)后(hou)氧化(hua)(hua)(hua)膜(mo)中的(de)(de)(de)(de)(de)多孔(kong)層(ceng)(ceng)，多孔(kong)層(ceng)(ceng)與(yu)封(feng)閉(bi)溶液(ye)發生化(hua)(hua)(hua)學(xue)反(fan)應生成水合(he)膜(mo)，這層(ceng)(ceng)水合(he)膜(mo)可(ke)以有(you)效地(di)增強(qiang)鋁(lv)(lv)合(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)。目(mu)前(qian)對于重鉻酸鉀(jia)封(feng)閉(bi)處(chu)理(li)(li)后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de) 2195 鋁(lv)(lv)鋰(li)合(he)金(jin)陽(yang)極(ji)氧化(hua)(hua)(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)機理(li)(li)少有(you)報道。因此(ci)，很有(you)必要對 2195 鋁(lv)(lv)鋰(li)合(he)金(jin)氧化(hua)(hua)(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)機理(li)(li)進行研(yan)(yan)究(jiu)。

表 3 經不同時間陽極(ji)氧化處理后(hou) 2195 鋁鋰(li)合(he)金的(de)電化學參數

3.4.2 電化學阻抗(kang)測試

圖 8 2195 鋁鋰(li)合金(jin)在不同(tong)氧化時(shi)間處理后(hou)的 Nyquist 圖

圖(tu) 8 為(wei) 2195 鋁鋰合金陽極氧化(hua)(hua) 20～50min 后(hou)在 3.5% NaCl 溶液中的(de) Nyqu圖(tu)。通常容抗(kang)弧半(ban)徑(jing)的(de)大小(xiao)(xiao)反映了電(dian)化(hua)(hua)學腐蝕過程中電(dian)荷轉(zhuan)移(yi)電(dian)阻的(de)大小(xiao)(xiao)容抗(kang)弧半(ban)徑(jing)越(yue)大，電(dian)荷轉(zhuan)移(yi)電(dian)阻越(yue)大，材料(liao)的(de)耐腐蝕性能越(yue)好。由(you)容抗(kang)弧半(ban)徑(jing)小(xiao)(xiao)可(ke)以判斷出，氧化(hua)(hua)膜的(de)耐腐蝕性能按照(zhao)由(you)強(qiang)到(dao)弱的(de)順序為(wei)：50min 處樣>40min 處理(li)樣>30min 處理(li)樣≈20min 處理(li)樣。

圖 9 2195 鋁(lv)鋰合金在不同時間陽(yang)極(ji)氧化(hua)后的 Bode 圖

圖(tu) 9 為(wei) 2195 鋁(lv)鋰合金(jin)(jin)陽(yang)(yang)極(ji)氧化 20～50min 后在(zai) 3.5% NaCl 溶(rong)液(ye)中的(de)Bode圖(tu)。陽(yang)(yang)極(ji)氧化后的(de)2195鋁(lv)鋰合金(jin)(jin)電極(ji)存在(zai)三個時間常數，分別在(zai)高(gao)頻(pin)(pin)區103~105Hz范(fan)圍(wei)內，中頻(pin)(pin)區 101~103Hz 范(fan)圍(wei)內和(he)低頻(pin)(pin)區 10-1~101Hz 范(fan)圍(wei)內。高(gao)、中頻(pin)(pin)區阻(zu)抗譜主(zhu)要反(fan)應經封閉(bi)后的(de)多孔層的(de)性能(neng)，低頻(pin)(pin)段(duan)主(zhu)要反(fan)應阻(zu)擋層的(de)性能(neng)。

圖(tu) 10 等(deng)效電路(lu)圖(tu)

采(cai)用如圖 10 所示的(de)(de)等效(xiao)電(dian)(dian)(dian)路(lu)對不同氧(yang)化時間樣品(pin)的(de)(de) EIS 進行擬(ni)合(he)，其中Rs 代(dai)(dai)表溶(rong)液電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)，Rp1和(he)CREp1分(fen)別(bie)代(dai)(dai)表封(feng)閉多孔層外(wai)部的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)和(he)電(dian)(dian)(dian)容(rong)，Rp2 和(he) CREp2 分(fen)別(bie)代(dai)(dai)表多孔層靠近阻(zu)(zu)(zu)擋層內部的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)和(he)電(dian)(dian)(dian)容(rong),Rb和(he) CREb 分(fen)別(bie)代(dai)(dai)表阻(zu)(zu)(zu)擋層的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)和(he)電(dian)(dian)(dian)容(rong)，擬(ni)合(he)后相應(ying)電(dian)(dian)(dian)化學元器件的(de)(de)數值見(jian)表 4。 

表 4 不同氧化(hua)時間處理樣品的電化(hua)學元件 Rp1，Rp1 和 Rb 的擬合結果

由(you)表 4 可(ke)知，無論氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)多孔(kong)層(ceng)還是阻擋層(ceng)都起(qi)到了一定的(de)(de)(de)耐腐蝕作用。其中，不同氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)時間(jian)下氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)阻擋層(ceng)的(de)(de)(de)阻值(zhi)大(da)(da)小相近(jin)，這(zhe)(zhe)與(yu)(yu)阻擋層(ceng)的(de)(de)(de)厚(hou)度相近(jin)有關。此外，氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)多孔(kong)層(ceng)內部的(de)(de)(de)阻值(zhi)隨著(zhu)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)時間(jian)的(de)(de)(de)增加而增加，這(zhe)(zhe)可(ke)能與(yu)(yu)封閉溶液(ye)與(yu)(yu)多孔(kong)層(ceng)反應生成較厚(hou)的(de)(de)(de)水合膜(mo)(mo)(mo)有關。根據圖11，氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua) 50min 后氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)總的(de)(de)(de)電(dian)阻值(zhi)最大(da)(da)，為(wei)(wei) 4.26×106Ω·cm2；氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)20min后氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)總的(de)(de)(de)電(dian)阻值(zhi)最小，為(wei)(wei) 4.17×105Ω·cm2；氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)時間(jian) 30min 后氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)總的(de)(de)(de)電(dian)阻值(zhi)與(yu)(yu)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua) 20min 后氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)總的(de)(de)(de)電(dian)阻值(zhi)相近(jin)。這(zhe)(zhe)與(yu)(yu)動電(dian)位極化(hua)(hua)(hua)曲線(xian)分析得(de)出的(de)(de)(de)結論和(he) Nyquist 圖中得(de)到的(de)(de)(de)結論相一致。

圖 11 2195 鋁鋰(li)合金經不同時間陽極氧化形成的(de)氧化膜阻值(zhi)

4 結(jie)論

（1）2195 鋁(lv)鋰合(he)金經不同(tong)(tong)濃(nong)度(du)的(de)(de)(de)硫酸陽極氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)后，表(biao)面(mian)(mian)均能(neng)(neng)形成具(ju)有防護性(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)，且(qie)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)表(biao)面(mian)(mian)均有不同(tong)(tong)程度(du)的(de)(de)(de)孔(kong)洞；硫酸濃(nong)度(du)為(wei) 180~200g/L 時(shi)，氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)較為(wei)平整(zheng)(zheng)。隨硫酸溶液(ye)濃(nong)度(du)的(de)(de)(de)增(zeng)加，氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)成膜(mo)(mo)速(su)率先增(zeng)加后減(jian)少。（2）在氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)壓(ya) 16V 下(xia)制備的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)表(biao)面(mian)(mian)最為(wei)平整(zheng)(zheng)和致(zhi)密，膜(mo)(mo)層缺陷(xian)最少；氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)為(wei) 19V 時(shi)，氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)表(biao)面(mian)(mian)局部區(qu)域出(chu)現微裂紋；氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)為(wei) 22V 時(shi)，氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)局部區(qu)域出(chu)現粉化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)現象。隨著(zhu)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)的(de)(de)(de)升高，氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)厚(hou)度(du)增(zeng)加。此外，當(dang)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)從 13V 增(zeng)至 16V 時(shi)，氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)厚(hou)度(du)從 6.1μm 增(zeng)加到(dao) 17.3μm，膜(mo)(mo)層厚(hou)度(du)發生較大變化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)，相差 11.2μm。 （3）氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)厚(hou)度(du)隨著(zhu)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)間的(de)(de)(de)延長而增(zeng)加。氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)越厚(hou)，氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)越好。氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)多孔(kong)層和阻擋(dang)層均能(neng)(neng)有效(xiao)增(zeng)強(qiang)鋁(lv)鋰合(he)金的(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。 （4）當(dang)硫酸濃(nong)度(du)為(wei) 180~200g/L，氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)為(wei) 14V，氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)間為(wei) 50min，重(zhong)鉻酸鉀封閉 15 分鐘，經過陽極氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)處理的(de)(de)(de) 2195 鋁(lv)鋰合(he)金具(ju)有較好的(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。