鋁的陽極氧化及其多孔膜作為元素?cái)U(kuò)散阻擋層的研究.pdf

1、陽極氧化鋁（AAO）膜具有較好的耐磨和耐蝕性，被廣泛應(yīng)用于鋁材的表面防護(hù)。隨著工業(yè)發(fā)展，普通工藝獲得的AAO膜往往達(dá)不到要求，需要進(jìn)一步調(diào)整其工藝參數(shù)。AAO膜以密排六方結(jié)構(gòu)Al2O3為主，如能準(zhǔn)確控制層狀結(jié)構(gòu)將其作為中間層，一方面利用Al2O3的擴(kuò)散阻擋能力抑制有益元素的高溫?cái)U(kuò)散，另一方面又可以通過AAO孔結(jié)構(gòu)的適度元素?cái)U(kuò)散提高涂層的界面結(jié)合。
　　本文通過研究不同添加劑、硫酸濃度、電流密度和氧化溫度等對AAO膜硬度、厚度、耐蝕

2、性的影響，以耐蝕性為主要指標(biāo)獲得最優(yōu)的陽極氧化處理工藝參數(shù)，并對AAO膜的熱裂問題進(jìn)行了分析。采用真空蒸鍍的方法在Nb基體上制備了純鋁膜，利用優(yōu)化的工藝對鋁膜進(jìn)行陽極氧化，研究多孔氧化膜對Nb、Ni元素的阻擋效果（外層為電沉積Ni層）。研究結(jié)果表明:
　　(1)加入添加劑后，AAO膜的硬度、厚度、耐蝕性均有所提高。以AAO膜耐蝕性為主要評價(jià)指標(biāo)，由極化曲線和交流阻抗的測試結(jié)果可知，草酸、硼酸、甘油、酒石酸和硫酸高鈰為AAO膜的最佳

3、復(fù)合添加劑。
　　(2) AAO膜厚度越大且孔洞面積越小，硬度越高。氧化時(shí)間60min，電流密度2.5A/dm2，硫酸濃度11％和氧化溫度15℃時(shí)耐蝕性最佳。
　　(3)裂紋密度隨氧化時(shí)間增加而減少，50min時(shí)為13條/cm2，隨電流密度增加而減小，3 A/dm2時(shí)為11.1條/cm2，隨氧化溫度升高而減小，在60℃時(shí)降為0，隨硫酸濃度升高而減小，22wt.％時(shí)為9.5條/cm2。對于一定的硬度，厚度越大且孔面積越小，氧化

4、膜抵抗開裂的能力越好。
　　(4)真空鍍鋁膜的陽極氧化速度遠(yuǎn)快于純鋁片的，且更容易形成大孔徑、高孔密度的組織結(jié)構(gòu)。Nb基體上的純鋁膜陽極氧化還可能產(chǎn)生Nb2O5。
　　(5)以AAO膜作為中間層對元素?cái)U(kuò)散有顯著的阻擋效果。沉積態(tài)Ni/Al2O3/Nb體系無Ni與Nb的反應(yīng)物，阻擋層為阻塞型;退火態(tài)時(shí)阻擋層變?yōu)橄男停琋i、Nb在AAO膜中間層的擴(kuò)散系數(shù)都隨退火溫度升高而增大，但增幅減小，高溫退火后AAO膜能轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼮橹旅艿木?/p>