铝锂合金酒石酸—硫酸阳极氧化膜的腐蚀行为及机理研究

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新型铝锂合金较传统铝合金具有低密度、高比强度、高比刚度等特点,广泛用于航空领域,可提高飞机有效载荷和燃油效率。和其他航空铝合金一样,铝锂合金在腐蚀环境中易发生局部腐蚀,需通过阳极氧化表面处理来提高其抗腐蚀能力。本文以AA2099-T8新型铝锂合金和酒石酸-硫酸新型阳极氧化工艺(TSA)为研究对象,采用动电位极化、电化学阻抗谱、中性盐雾实验等方法,并结合场发射扫描电镜,研究了TSA阳极氧化膜的腐蚀行为及温度、酒石酸浓度和封闭处理对阳极氧化膜耐蚀性能的影响,得到以下结论:1)AA2099-T8铝锂合金中存在大量第二相颗粒,影响阳极氧化行为及膜层结构。其中低Cu的Al-Fe-Mn-Cu-(Li)颗粒阳极氧化速度比铝基体慢,但其上形成的氧化膜致密、完整;高Cu的Al-Fe-Mn-Cu-(Li)颗粒则在氧化时迅速溶解,致使TSA膜产生孔洞缺陷,成为诱发阳极氧化铝锂合金发生局部腐蚀的主要原因之一。2)随着阳极氧化电解液温度升高,阳极氧化膜的生长率增大,厚度增加。温度高于37℃时,在阳极氧化膜表面出现与T1相分布一致的棒状孔洞,表明T1相上形成的氧化膜更易发生溶解。随着温度的升高,阳极氧化膜的孔隙率升高,其耐蚀性能降低。3)随着电解液中酒石酸浓度的增加,阳极氧化膜的生长率、厚度呈先增加后降低的趋势,在酒石酸浓度为0.3 mol/L达到最大值。酒石酸浓度增加可降低氧化膜的溶解速率,使膜层表面棒状孔洞减少或消失。酒石酸的加入减小了阳极氧化的孔隙率和表面缺陷,提高了氧化膜的耐蚀性能。4)TSA膜在氢氧化锂溶液中进行封闭处理后,LiH(AlO22·5H2O和水合氧化铝在氧化膜微孔处和外表面沉淀,使氧化膜表面呈现“片层”状结构,氧化膜表面微孔消失。与封闭前相比,封闭膜的Ecorr从-0.686V提高至-0.464V,icorr从2.363×10-8 A/cm2降低至1.376×10-9 A/cm2。封闭处理后的阳极氧化合金经120h中性盐雾腐蚀后未出现明显腐蚀。
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