不同阳极氧化电压对2A12铝合金表面性能的影响.pdf

第14卷第3期2024年3 月doi:10.3969/j.issn.2095-1744.2024.03.003有色金属工程Nonferrous Metals EngineeringVol.14,No.3March2024不同阳极氧化电压对2 A12铝合金表面性能的影响魏士钧，汪鸿宇，宋海鹏，杜（中国民航大学，天津30 0 30 0）摘要：以2 A12铝合金为基体进行硫酸-硫酸铝阳极氧化，研究了不同阳极氧化电压对阳极氧化膜微观形貌、成分、孔隙率、显微硬度和耐蚀性的影响。结果表明：不同阳极氧化电压下生成的氧化膜都呈多孔状形貌；2 0 V时样品表面孔隙率最大（4.394%）、含氧量最高（35.7 6%）；30 V时表面粗糙度最大（34.9）；随着阳极氧化电压增加，样品表面的耐蚀性呈现先增大后减小的趋势，2 0 V时耐蚀性最强。将经过最佳阳极氧化的铝合金基体涂敷环氧涂层后，对其力学性能和耐蚀性进行分析，结果表明阳极氧化工艺可大大提高涂层样品的结合力和耐蚀性。关键词：阳极氧化；铝合金；孔隙率；电化学阻抗中图分类号：TG174.4文献标志码：AThe Effect of Different Anodizing Voltages on the Surface Properties of娟，刘礼平文章编号：2 0 95-17 44（2 0 2 4)0 3-0 0 15-122A12 Aluminum AlloyWEI Shijun,WANG Hongyu,SONG Haipeng,DU Juan,LIU Liping(Civil Aviation University of China,Tianjin 300300,China)Abstract:The effects of different anodic oxidation voltages on micromorphology,composition,porosity,microhardness and corrosion resistance of anodic oxide film were studied by using 2A12 aluminum alloy as thematrix.The results show that the oxide films generated under different anodic oxidation voltages are porous.At20 V,the surface porosity of the sample is the largest(4.394%)and the oxygen content the highest(35.76%).Thesurface roughness is the largest(34.9)at 30 V.With the increase of anodic oxidation voltage,the corrosion resistanceof the sample surface shows a trend of increasing first and then decreasing,and the corrosion resistance is strongestat 2o V.After the optimal anodized aluminum alloy matrix is coated with epoxy coating,the mechanical propertiesand corrosion resistance of the aluminum alloy matrix are analyzed,and the results show that the anodizing processcan greatly improve the adhesion and corrosion resistance of the coating sample.Key words:anodizing;aluminum alloy;porosity;electrochemical impedance铝合金由于具有高强度、低成本、良好的机械性能和抗疲劳等优点，被广泛用于航空航天、汽车、建筑等领域1-41。但2 A12铝合金容易在高盐度、高湿度环境中发生晶间腐蚀和应力腐蚀，毫无预兆地发生脆性断裂，严重时还会导致事故的发生，因此实际环境中需要对铝合金进行铬化、喷漆、电镀、阳极氧收稿日期：2 0 2 3-0 9-2 1基金项目：中央高校基本科研业务费资助项目（312 2 0 2 30 47）Fund:Supported by the Research Funds for the Central Universities(3122023047)作者简介：魏士钧（1998 一），男，硕士研究生，主要从事材料表面改性研究。通信作者：刘礼平（198 3一），男，博士，副教授，主要从事航空复合材料先进加工技术及刀具设计技术、飞机机身蒙皮疲劳研究等。引用格式：魏士钧钩，汪鸿宇，宋海鹏，等，不同阳极氧化电压对2 A12铝合金表面性能的影响J.有色金属工程，2 0 2 4，14（3）：15-2 6.WEI Shijun,WANG Hongyu,SONG Haipeng,et al.The Effect of Different Anodizing Voltages on the Surface Properties of 2A12 AluminumAlloyLJJ.Nonferrous Metals Engineering,2024,14(3):15-26.16化、电泳等来增强铝合金的性能。其中阳极氧化5-7是一种常见的表面处理技术，对铝合金表面进行阳极氧化不仅可以提高其耐蚀性和耐磨性,还可以增强后续有机漆膜的结合力，因此该工艺在表面防护技术上得以广泛应用。影响阳极氧化膜结构和性能的因素较多,其中主要包括：基体材料如铝合金的成分、工艺参数如外加电压、电流、氧化时间、氧化温度、电解液类型和其他的因素，如电解液中A13+的含量等8 。基体成分不仅会影响阳极氧化膜的机械性能，合金中的其他金属元素还会对氧化膜层的孔隙率等性能产生影响。THEOHARI等9以AA502铝合金为基体，使用硫酸做电解液，并与纯铝做对比，研究了温度对阳极氧化膜成膜过程的影响。结果表明：相比于纯铝，合金中Mg+的存在不影响成膜的孔隙率，但是会延缓成膜的时间，因此需要更高的温度来诱导氧化膜的形成。铝及铝合金阳极氧化的过程中，外加电压对氧化膜层的结构影响较大，李海宏等10 1以2 0 2 4铝合金为基体，进行柠檬酸-硫酸阳极氧化，研究了电压对柠檬酸阳极氧化膜的微观形貌、成分、厚度、显微硬度和耐腐蚀性的影响。结果表明：随电压升高，基体表面的致密度、厚度和显微硬度都呈先增加后降低的趋势，柠檬酸通过减弱氧化膜的溶解效率提高了致密度。此外，电流密度（包括电流密度大小和电流输出模式)也可对氧化膜的性能产生影响。BOZZA等11以AA7075-T6铝合金为基体，研究了脉冲电流对硫酸硬质阳极氧化过程的影响，结果表明：脉冲电流可以最大限度地减少氧化物/合金界面缺陷处存在的沉淀物，从而增强成膜硬度。肖可谋等12 1以2 A12铝合金为基体，研究了不同阳极氧化时间对2 A12 铝合金抗剥落腐蚀性能的影响,结果表明：氧化膜厚度随氧化时间的增加呈现出先增加后不变的趋势，且当氧化时间为6 0 min时，氧化膜厚度达到最大，且铝合金的抗剥落性能最好。在铝合金阳极氧化中，电解液的种类和配比也会对氧化膜的厚度、孔径等产生影响13。刘复兴等14研究发现，在不同电解液中所得氧化膜层的孔径大小顺序为铬酸 草酸 硫酸，氧化膜层的孔密度大小顺CompositionSiContent0.5有色金属工程序为硫酸草酸 铬酸，膜层的附着力、致密性等均有明显的差异。冀浩非等151以7 A05铝合金为基体，以纯硫酸和酒石酸为电解液，进行硬质阳极氧化，研究电解液中酒石酸浓度变化对阳极氧化膜的性能的影响。结果表明：氧化膜致密性和平整度随酒石酸质量分数的增加呈现先增大后减小的趋势，当酒石酸质量分数为50 g/L时，氧化膜致密性和平整度最好。ZHANG等16 以2 0 2 4铝合金为基体，在硫酸/磷酸电解液中制备了阳极氧化膜。研究了孔隙参数对薄膜力学性能的影响。结果表明：随薄膜孔隙率的增加，其显微硬度降低，黏合强度增加，而对于相同的孔隙率，具有较大孔隙的薄膜显微硬度降低，但黏合强度增加。阳极氧化的工艺参数17-191（电压、时间、电解液种类和配比等）对铝合金耐蚀性、表面形貌和结合力等性能至关重要。其中以硫酸作为电解液具有生产成本低、成膜透明度高、耐蚀性好等特点。因此，研究以硫酸为电解液的不同阳极氧化电压对铝合金表面性能的影响具有十分重要的意义。由于阳极氧化膜表面的多孔结构可以显著增强涂层的附着力2 0 1，而表面形貌、孔隙率、表面粗糙度、硬度和耐蚀性等参数可以定性的体现多孔结构的质量。因此本文以2 A12铝合金为研究对象，以硫酸和硫酸铝为电解液，阳极氧化时间为40 min，研究不同阳极氧化电压2 1（10、15、2 0、2 5、30 V）对2A12铝合金表面性能的影响，为之后的铝合金表面涂层制备工作提供基础。1实验1.1实验材料选取2 A12铝合金为研究对象，其主要成分见表1。所使用的化学试剂主要包括浓硫酸（AR，Kermel化学试剂有限公司），硫酸铝（AR，上海麦克林生化科技有限公司-LookChem），无水乙醇（AR，天津市风船化学试剂科技有限公司），氢氧化钠（A R,阿拉丁试剂（上海）有限公司），氯化钠（AR，Kermel化学试剂有限公司。表12 A12铝合金的主要成分Table 1 The main composition of the 2A12 aluminum alloyCuTi3.84.91.21.8第14卷/%MgZn0.25Mn0.30.9Fe0.150.5A1Allowance第3期1.2实验方法1.2.12024铝合金表面处理将铝合金样品表面用10 0 0、150 0、2 0 0 0 目的砂纸逐级打磨，直到试片表面平滑为止。再将样品放人无水乙醇中超声波清洗5min，再放人6 0 的氢氧化钠（40 g/L)溶液中浸泡5 min。去离子水清洗后放入体积分数10%的硫酸中浸泡40 s，浸泡完成后再使用去离子水清洗，冷风吹干后即可进行阳极氧化实验。1.2.2阳极氧化实验室温条件下，采用恒压直流电源，使用铅板作为阴极，使用2 0 0 g/L的硫酸和2 0 g/L的硫酸铝溶液作为电解液，研究不同阳极氧化电压（10、15、2 0、2 5、30V)对铝合金表面阳极氧化膜性能（形貌、孔隙率、表面粗糙度、显微硬度和耐蚀性)的影响。1.3表征分析利用场发射扫描电子显微镜（SEM，Q u a n t a200F，美国FEI公司）和能谱（EDS）分析阳极氧化后铝合金表面形貌、孔的分布、规则度、孔径和致密度等，分析不同电压对铝合金阳极氧化表面形貌的影响。利用ImageJ图像处理软件对SEM表面形貌图使用二值法进行分析，设置图中红色区域为不同阳极氧化电压下铝合金样品的孔隙率，分析不同阳极氧化电压对其表面孔隙率的影响。使用原子力显微镜（DimensionIcon，BR U K ER（德国）公司）分析阳极氧化表面的三维形貌和表面粗糙度。使用显微硬度计进行显微硬度测试，以19.6 1N的载荷压人阳极氧化膜表面并加载10 s，并在每个样品表面魏士钧等：不同阳极氧化电压对2 A12铝合金表面性能的影响17沿直径方向进行十次实验并测量每个点的硬度值，取平均值即得到该点的硬度值。使用电化学工作站(PARSTAT2273)对阳极氧化膜进行EIS和极化曲线测试，以铝合金基体为工作电极，AgC1/KCl为参比电极，Pb为对电极，EIS测试频率范围为100kHz10 M H z,并使用Zview软件对测试结果进行等效电路拟合。采用微米划痕仪对未经阳极氧化的环氧涂层和经阳极氧化的环氧涂层进行划痕法结合力测试，将压头以1N/s 的线性载荷压入阳极氧化膜表面并加载2 0 0 s，得出反馈力-时间曲线，分析突变点得到结合力数值。对每个样品进行三次测试，取平均值，即为样品的结合力。2 结果与讨论2.1二维形貌及元素分布分析(SEM&EDS)图1为不同阳极氧化电压下样品表面的SEM结果。由图1可知，不同阳极氧化电压下生成的氧化膜都呈多孔状形貌，明显不同于2 A12铝合金基体表面的平整形貌。氧化膜表面微孔孔径和致密性随阳极氧化电压升高发生明显变化，随着电压从10V升高到15V，氧化膜表面微孔孔径变大，致密性提高。当电压为2 0 V时，氧化膜表面孔径减小，致密性提高，当电压继续升高时，氧化膜表面孔径继续减小，但是致密度下降，而当电压为30 V时，肉眼观测样品表面出现灰白色灰状物质，SEM下表面出现不规则碎屑，显得粗糙不平，致密性降低，应为电压过高造成的氧化膜松软、粉化。图2 为不同阳极氧化电压下样品表面某一区域的EDS结果。(a)oV(b)10V100 mHV.HFWmag20.00kvl298m1100011.2mmETD100umWDdetHVQuantaFEG20.00kv/298mlHFWmagWDdet1000 xX11.1mmETDQuantaFEG18有色金属工程(c)15V第14卷(d)20V00HVHFWmag20.00kVl/298um1000 x11.1mml(e)25VWDdetETDHVQuantaFEG20.00kV/298m(030VHFWmagWDdet1.000 x/11.0mmlETDQuantaFEG100mHVHFWmagWDdet20.00kV298um1000 x11.1mmETDFig.1SEM images of aluminum alloy samples at different electrode voltages100umHVHFWmagWDdetQuantaFEG20.00kV/298m图1不同阳极氧化电压下铝合金样品的SEM图像11000 x11.6mmETDQuantaFEG(a)o VLSecs:4ElementWt/%100 mA1At/%CK03.20OK01.64CuL05.19AIK89.97MatrixCorrection07.0402.7002.1688.10ZAF0Cu0.51.01.502.02.53.03.54.04.55.05.5S-3400N20.0kV7.0mmx100SE500nm(b)10VLmS-3400N20.0kV6.8mmx100SE500nmE/keVElementCKA1OKCuLA1KMatrix0Mo0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0LSecs:22Wt/%04.5601.9404.9588.55CorrectionE/keVAt/%09.8403.1402.0285.00ZAF第3期魏士钧等：不同阳极氧化电压对2 A12铝合金表面性能的影响19(c)15VElementCK100umA1Wt/%03.17OK18.96CuL03.25AIK74.61MatrixCorrectionAt/%06.1927.7901.2064.82ZAF0C0.51.01.52.02.5S-3400N20.0kV7.0mmx100SE500nmCo3.03.54.0 4.5 5.05.5 6.06.5E/keV(d)20VElementCK100umA1Wt/%07.52OK35.76AIK43.21MatrixCorrectionAt/%13.6048.5534.79ZAF0C0.51.01.52.02.53.03.54.0S-3400N20.0kV6.6mmx100SE500nm4.55.05.56.0.6.57.0E/keV(e)25VElementCK100umA1Wt/%03.43OK22.98CuL02.71AIK70.89MatrixCorrectionAt/%06.5032.7000.9759.83ZAF0CCu500nm0.51.01.52.02.53.03.54.0S-3400N20.0kV6.8mmx100SE4.55.05.56.06.57.0E/keV(030VElementCK100umAlWt/%04.75OK25.44CuL02.85AIK66.97MatrixCorrectionAt/%08.7635.2400.9955.01ZAF0CS-3400N20.0kV6.9mmx100SE500nm图2不同阳极氧化电压下铝合金样品的SEM及EDSFig.2 SEM and EDS of aluminum alloy sample under different electrode voltagesCu0.51.01.52.02.53.03.54.0 4.55.05.5E/keV20由图2(a)可知，0 V时铝合金表面主要成分为铝，氧含量很低，说明表面几乎不含氧化铝；由图2(b)可知，虽然10 V时铝合金表面孔洞较0 V时已有所增加，但是氧含量相比空白样品没有显著增加，说明表面未大量形成氧化铝，阳极氧化效果不明显，应为阳极氧化膜生成速率低于电解液中溶解速率所致。随着电压继续增加，氧含量提高显著，并在2 0 V时达到最大，说明其表面生成了较多氧化铝，阳极氧化(a)oV有色金属工程效果最好。而当电压超过2 0 V,氧含量降低，原因可能为阳极氧化膜生成过程中伴随着发热现象，部分电能转化为热能，当电压超过一定限度后，由于发热量过高导致电解液温升过快，热量不能及时散失使氧化膜持续受热，加速氧化膜的溶解，导致了氧含量的下降2 2 2.2孔隙率分析图3为对不同阳极氧化电压下对样品表面SEM(b)10V第14卷100umHVHFWmagWDdet20.00kV298um1000 x/11.2mmlETD00HFWLLiTHVmagWDdetQuantaFEG20.00kV298um1000 x11.1mmETDQuantaFEG(15V(d)20V100umHVHFWmagWDdet20.00kV298100HFWLmHVmagWDdet000X11.1mmETDQuantaFEG20.00kV298um000 x11.0mmETDQuantaFEG(e)25V030V100 mHV20.00.kV298um1000 x/11.1mmlETD图3不同阳极氧化电压下铝合金样品SEM图的二值处理结果Fig.3 Binary processing results of SEM images of aluminum alloy samples under different electrode voltagesHFWmagWDdetHVHFWmagWDdetQuantaFEG20.00kV/298um/1000 xl11.6mmETDQuantaFEG第3期图进行二值处理的结果。不同电压下的孔隙率大小如图4所示。由图3（a)可知，0 V时图中几乎没有红色区域，孔隙率接近于0；图3（b）和（d)可知，15和2 0 V时孔隙率分别达到了3.36 1%和4.394%，54210.01300图4铝合金氧化层孔隙率随阳极氧化电压变化Fig.4Porosity of the oxide layer of aluminumalloy withanodizing voltage26.7-5.6500400F300200100031.23.50040030020010002.4显微硬度分析图6 为SEM放大50 倍下的显微硬度计压孔分布图和显微硬度（维氏硬度）随电压变化图。由图6(a)可知，打孔分布于铝合金圆柱表面沿直径方向；由图6（b）可知，空白样品显微硬度值为135.6HV，而阳极氧化样品的显微硬度值都超过了230HV,不同阳极氧化电压下的显微硬度值均比铝魏士钧等：不同阳极氧化电压对2 A12铝合金表面性能的影响4.3943.3611.96810Ra=6.79200300100nm(a)o vRa=25.9300100200nm(d)20 V图5不同阳极氧化电压下铝合金样品的AFM图像（单位：nm）Fig.5 AFM diagrams of aluminum alloy samples under different anodizing voltages(Unit:nm)21表明这两个电压下样品表面产生的孔隙最多，而这些孔隙正来自于氧化膜外部的多孔结构。当电压大于2 0 V时，孔隙率呈现随电压增大而减小的趋势，原因可能为过高的电压会导致电流密度的增加，使得氧化膜持续受热，加速氧化膜的溶解，导致了孔隙率的下降2 3。电位为30 V时孔隙率最小，仅为1.0 34%。2.3三维形貌和表面粗糙度分析图5为不同阳极氧化电压下铝合金样品的AFM图像。由图5可知，0 V时铝合金表面粗糙度较低，表面较为平整，而经过阳极氧化处理的样品表1.317面均出现了不同程度的微纳米结构，形成了峰和谷1.034交错的三维形貌。其中V时样品表面平均粗糙度仅为6.7 9。除10 V的样品外，其他样品表面粗糙1520Voltage/V5004003002003001002005001004000100200nm(b)10 V29.475004.94005003004002003001002004005002531.2C500F400100030度均达到2 4以上，几乎为空白样品表面粗糙度的4倍，其中30 V时其表面粗糙度最高，达到了34.9。这一结果表明阳极氧化过程对铝合金表面粗糙度的影响较大。25.87500Ra-14.0400600200300P100200100500300400500400Ra=24.5300200300100200500100300400100200nm(e)25 V合金空白均有提升。原因可能为阳极氧化过程中基体表面生成了氧化膜，较大的提高了表面硬度。随着电压增加，显微硬度呈现先增加后降低的趋势，当电压为2 0 V时，其显微硬度值最大，最大值为2 57 HV。原因可能为2 0 V电压下含氧量最高（35.7 6%），推测氧化铝含量最高，因此显微硬度值最高。500500元400Ra=26.14002003000100(c)15V19.0m-1.0500400300200100400500nm5004003002001005003004001002000nm(030 V22300,(b)250F200150135.61005000图6显微硬度计压孔分布和显微硬度图Fig.6Microhardness tester indentation holedistribution and microhardness chart2.5电化学测试图7 为不同阳极氧化电压下铝合金表面的Nyquist图。由图7 可知，不同阳极氧化电压下铝合金样品的容抗弧半径大小呈现先增大后减小的趋势，其大小关系为：2 0 V25V30V15V10V0V。这表明其耐蚀性大小关系为：2 0 V25V30V15V10V0V。这是由于随着电压的增大，铝合金样品表面氧化铝含量呈现先增大后减小趋势，且在2 0 V时达到最大，故2 0 V时其铝合金样品耐蚀性最强，这与之前EDS等表征结果相一致。对比孔隙率随电压变化曲线可知，样品孔隙率最高时，样品耐蚀性最高，而孔隙率最低时，样品耐蚀性最差，这是由于氧化膜外部为多孔洞的多孔层，内部为基本无孔洞的阻挡层，阻挡层可以有效防止铝合金样品与腐蚀环境接触。而样品孔隙率越高对应的铝合金阳极氧化效果越好，生成的氧化膜质量越高，使得样品整体耐蚀性提高。有色金属工程(a）(a)12006000(uo10008005000600U).Z-400200(cuo.U4.000U).Z-3.0002.00010001.00S-3400N25.0kV9.9mmx50SEmm257249239.810第14卷OV10V15V20V25V30V0020040060080010001200Zi(2cm)00240.5231.51520Voltage/V10002.0003.00040005 000Z(Q2:cm)(b)104103(uo.U)/zl10210125306.000OV10V15V20V25V30V10010-2图7不同阳极氧化电压下铝合金样品的电化学测试：(a)Nyquist 图;(b)Bode 图Fig.7Electrochemical testing of aluminum alloy samples atdifferent anodizing voltages:(a)Nyquist diagram;图8 为不同阳极氧化电压下对应的两种不同类型的等效电路。图8（a)中的Ri表示溶液电阻,R2表示铝合金基体电阻，图8(b)中的Ri为溶液电阻，R,表示铝合金基体电阻，R3表示阻挡层电阻。由于阻挡层阻抗远远大于多孔层阻抗，故在拟合中不予考虑。应用上述等效电路对试验测得阻抗谱用Zview软件进行解析拟合时，拟合结果如表2 所示。(a)CPE1R,图：不同阳极氧化电压下的等效电路2 4：(a)铝合金空白样品；(b)阳极氧化样品Fig.8 Equivalent circuits at different anodizing voltages21:(a)Aluminum alloy blank sample;(b)Anodized samples10-1100(b)Bode diagram(b)R101Frequency/Hz102103CPE1R,104CPE2R10第3期Oxidationvoltage/V01015202530由图8 和表2 可知，未经阳极氧化的铝合金基体电阻为435.8 Qcm，小于阳极氧化样品的基体阻值，这是由于阻挡层致密氧化铝（如图9所示，20V电压下阳极氧化膜厚度的平均值为46.7 m）的生成阻碍了铝合金基体和腐蚀液的直接接触2 5。空白样品无阻挡层2 6 ，阳极氧化样品的阻挡层电阻R：随电压增加呈现先增大后减小的趋势，其中当电压为2 0 V时，R达到最大，阻值为6 7 96 cm，说明2 0 V时样品阻挡层厚度达到最大，耐蚀性最好2 7-2 8(a)(b)30mS-3400N20.0kV7.0mmx2.00kSE图9铝合金阳极氧化膜示意图及膜层厚度测量：(a)阳极氧化膜示意图；(b)膜层厚度SEM图Fig.9 Schematic diagrams of aluminum alloy anodizingfilm and film thickness measurement:(a)Schematic diagramof anodic oxide film;(b)SEM mage of film thickness为了对比空白铝合金样品与阳极氧化样品的耐蚀性，对其进行了极化曲线测试，结果如图10 所示。由图10 可知，空白铝合金样品的腐蚀电流密度为魏士钧等：不同阳极氧化电压对2 A12铝合金表面性能的影响表2 不同阳极氧化电压下样品的电化学阻抗拟合值Table 2Electrochemical impedance fitting values of samples at different anodizing voltagesR2/(Qcm)435.8474.6488.0710.3483.9447.6Aluminiumalloy matrix60 m23CPEI-T/CPEI-P/(Q-1.cm-2)(2-1.cm-2)0.0006710.738146.374E50.752 634.408E-50.768671.191E50.768153.888E50.752864.495E-50.7526360.-0.8-0.9-1.0-1.1-8图10空白铝合金及2 0 V阳极氧化样品的Porous layer极化曲线测试Fig.10Polarization curve test of blank aluminum alloyand20Vanodized sampleBarrierlayer3.98E一6 A/cm,20V下阳极氧化样品的腐蚀电流密度为1.44E一6 A/cm。因此，样品经2 0 V阳极氧化后,其耐蚀性显著提高，与空白样品相比，其耐蚀性提高了约2.5倍。2.6铝合金表面阳极氧化对环氧涂层结合力及防腐性能分析2.6.1结合力分析对未经阳极氧化的环氧涂层和经阳极氧化的环50m氧涂层进行结合力测试，结果如表3所示。表3结合力测试结果Table 3Results of adhesion force measurements20.0 umSampleNon-oxidized epoxy coatingOxidized epoxy coating由表3可知，未经阳极氧化的环氧涂层的结合力为11.7 7 6 2 N，而经阳极氧化的环氧涂层的结合R3/(0.cm)1.34617006.79622721.983-0.4Oxidation voltage sampleBlank aluminum alloy sample-0.5-0.6CpE2-T/(-1:cm-2)0.0002590.0002166.1876E-50.0001640.000190corrI-7-6log II(A.cm-2)First timeSecond timeThird timeAveragevalueFirst timeSecond timeThird timeAveragevalueCPE2-P/(-1.cm-2)0.690.780.686.710.666.140.682900.67987-5-4Adhesion results10.826511.736112.766011.776 217.163517.687 319.231418.0274-3/N24力提高到18.0 2 7 4N，表明对铝合金基体进行阳极氧化后，可使基体与环氧涂层之间的结合力有较大提升。2.6.2防腐性能分析对未经阳极氧化的环氧涂层和经阳极氧化的环氧涂层进行电化学阻抗谱测试，其Nyquist图的结果如图11所示。由图11可知，两个样品对比，经阳极氧化的环氧涂层远大于未经阳极氧化的环氧涂层的容抗弧，表明前者的耐蚀性远大于后者,进一步说明对铝合金基体进行阳极氧化工艺，可大大提高环氧涂层的耐蚀性。经拟合得到表4，对比R,数值可以看出，未阳极氧化的铝合金基体电阻为2 7 0 3cm，而阳极氧化后的基体电阻为42 52 2 cm，较氧化前有明显增加,且对比R数值可以看出，未阳极氧化的铝合金表面环氧涂层电阻为37 6 59Qcm，而阳极氧化后的环氧涂层电阻为6 2 0 7 0 Qcm，原因可能为铝合金基体经阳极氧化后，样品表明孔Table 4 Impedance fitting value of epoxy resin coating before and after anodizing aluminum alloyItemNon-anodized epoxy coatingAnodized epoxy coating3结论1)铝合金基体阳极氧化后的表面呈多孔状形貌，0 V时铝合金表面的孔隙率为0.0 13%，接近于0；15和2 0 V时孔隙率分别达到了4.36 1%和4.394%，表明2 0 V时样品表面的孔隙最多；当电压大于2 0 V时，孔隙率呈现随电压增大而减小的趋势。0 V条件下的铝合金表面几乎不含氧化铝，随着阳极氧化电压增加，氧含量提高显著，并在2 0 V时达到最大。而当电压超过2 0 V，氧含量降低。2)0V时样品表面平均粗糙度仅为6.7 9,30 V时其表面粗糙度最高，达到了34.9。表明阳极氧化过程对铝合金表面粗糙度的影响较大；空白样品的显微硬度为135.6 HV，而阳极氧化后样品的显微硬度得到了较大提升，超过了2 0 0 HV,因此，适当的阳极氧化电压对铝合金基体的表面粗糙度和显微硬度均有较大提升。3)不同阳极氧化电压下铝合金样品的容抗弧半径大小呈现先增大后减小的趋势，其大小关系为：20 V25V30 V15V10 V0 V,其耐蚀性大小关系为:2 0 V25V30V15V10V0V。有色金属工程隙率提高，使得基体与环氧涂层结合更加紧密，从而使得耐蚀性增加。60 000-+Preanodize-Post-anodized50.000F40000F(o.U)l.z300020000F10.000FF0100002000030000400005000060.000Zi(2:cm)图11未经阳极氧化的环氧涂层和经阳极氧化的环氧涂层的Nyquist曲线Fig.11 Nyquist curve for an unanodized epoxy coatingand an anodized epoxy coating表4环氧树脂涂层与铝合金阳极氧化前后阻抗拟合值R1/R2/(2cm)（cm）（Q-1cm-2）（-1cm-）（1.3932.7032.5444252第14卷CpEI-T/CPEl-P/2.945E-60.424034.186E-70.53884由等效电路拟合结果可知，未经阳极氧化的铝合金基体电阻为435.8 Qcm，小于阳极氧化样品的基体阻值。空白样品无阻挡层，阳极氧化样品的阻挡层电阻R随电压增加呈现先增大后减小的趋势，其中当电压为2 0 V时，R：达到最大，阻值为6 7 9 6 cm，说明2 0 V时样品耐蚀性最好，与空白铝合金样品相比，其耐蚀性提高了约2.5倍。4)铝合金基体经阳极氧化后，所制得的环氧涂层样品，与未经阳极氧化的样品相比较，其结合力和耐蚀性均得到较大提高。参考文献：1安思宇，吕威，李雪松.硫酸电解液中铝合金硬质阳极氧化膜的表面形貌及性能研究.电镀与环保，2 0 2 0，40(3):50-52.AN Siyu,LYU Wei,LI Xuesong.Study on surfacemorphology and properties of hard anodic oxidationfilm of aluminum alloy in sulfuric acid electrolyteLJ.Electroplating and Environmental Protection,2020,40(3):50-52.2庞凌志，陆泽鹏，苏天，等.Mg、M n 成分优化对50 8 3铝合金组织和性能的影响J.有色金属工程，2 0 2 3，R:/(cm)(2-1.cm-2)（-1 cm-2)376596.997E-6620706.678E-7CPEI-T/CpEI-P/0.688850.79835第3期13(1):57-65.PANG Lingzhi,LU Zepeng,SU Tian,et al.Effect ofcomposition optimization of Mg and Mn onmicrostructure and properties of 5083 aluminumalloyLJ.Nonferrous Metals Engineering,2023,13(1):57-65.3彭成章，彭昭玮.铜锰铝合金在不同腐蚀介质中的摩擦磨损性能J.有色金属工程，2 0 2 2，12（1）：8-13.PENG Chengzhang,PENG Zhaowei.Friction and wearproperties of copper-mang-aluminum alloy in differentcorrosive media JJ.Nonferrous Metals Engineering,2022,12(1):8-13.4ZHAO J,XIA L,SEHGAL A,et al.Effects ofchromate and chromate conversion coating