第7期 吕凯等：电解液中Li2SO4对ZA1Si12合金微弧氧化膜特性的影响 .893· A!和Si的衍射峰消失，这是由于微弧氧化膜的厚 和S5微弧氧化处理后试样的极化曲线如图5所示 度增加，同时表面裂纹减少，氧化膜更为致密，X射 由图5可以看到，经过微弧氧化处理的试样，其 线衍射谱线检测不到基体中元素的存在.在陶瓷层 极化曲线左移，并且出现明显的钝化区，说明试样 表面并没有检测到L元素及其化合物的存在，这 的耐腐蚀性能得到提高.不同样品的腐蚀电位变化 是因为加入量较少，不能在X射线衍射图谱中检 不大，这说明Li2SO4的加入对腐蚀电位的影响不 测出来 明显 口A1■a-A2O3 0.5 S2 0Si●莫来石 1.基样 )91 7-A103 3.S3 0 4.S5 要 ■ -0.5 国 -1.0 20 50 60 70 80 20/() -1.5 图3经过电解液S1和S2处理后微弧氧化膜的X射线衍射 10-10910-810710610-10410-10210 图谱 lg/(mAcm2)】 Fig.3 XRD patterns of MAO films after treatment by elec- 图5ZA1Si12合金基样及采用不同电解液处理后微弧氧化 trolytes S1 and S2 膜的极化曲线 Fig.5 Potentiodynamic polarization curves of ZAlSi12 alloy 图4为试样经S1电解液处理及微弧氧化后，氧 化膜截面的扫描电镜像及元素含量的线扫描结果. substrates and MAO films after treatment by different elec- trolytes 对其氧化膜截面实线所示位置进行组成元素的线扫 描可知，氧化膜主要由A1、O和S三种元素组成， 对极化曲线进行拟合，不同试样的腐蚀电位 这与X射线衍射结果相符.同时，由氧化膜截面扫 Eor、腐蚀电流密度icor和极化电阻R,如表2所 描电镜像可以看到，氧化膜与基体合金结合紧密， 示.由表2可知，微弧氧化后所获得的氧化膜，试样 氧化膜有大量的微弧放电孔洞，在孔洞内部还存在 的阳极和阴极极化曲线都向低电流密度方向移动， 些熔融物 微弧氧化膜有效抑制了阳极和阴极的极化过程，其 耐腐蚀性能得到一定程度提高.在未加入Li2SO4 基体 氧化膜 时经微弧氧化处理后，试样S1的ior下降两个 数量级，极化电阻Rp增加明显.向电解液中加入 Li2SO4后，随着其加入量的增加，icor先增大后 减小，Rp先减小后增大，即加入一定量的Li2SO4 后，氧化膜的耐蚀性先降低后提高，并且始终要优 于未经微弧氧化处理的试样.这是因为Li2SO4的 加入量较少时，其对网络熔体的断链作用较小，氧 n41 化物熔体的间隙反而因此增加，膜层致密性下降， 导致耐蚀性下降：继续增加Li2SO4,网络外体间隙 图4经过电解液S1处理后微弧氧化膜截面扫描电镜像及元 减小，氧化膜致密性增加，进而耐蚀性提高.同时， 素分析 由于Li2SO4的加入量的增加，微弧氧化反应更为 Fig.4 SEM images and element analysis results of the cross 剧烈，所获得的膜层的厚度增加明显，所以尽管表 section of the MAO film after treatment by electrolyte S1 面不够平整，但由于厚度增加，其耐蚀性得到提高. 2.4Li2S04的加入前后微弧氧化膜的电化学腐 以上结果表明微弧氧化陶瓷层的耐蚀性依赖于氧化 蚀性能 膜的致密性，同时膜层的厚度也会影响其耐腐蚀 未经处理的基体试样及分别经电解液S1、S3 性能.第 7 期 吕 凯等：电解液中 Li2SO4 对 ZAlSi12 合金微弧氧化膜特性的影响 893 ·· Al 和 Si 的衍射峰消失，这是由于微弧氧化膜的厚 度增加，同时表面裂纹减少，氧化膜更为致密，X 射 线衍射谱线检测不到基体中元素的存在. 在陶瓷层 表面并没有检测到 Li 元素及其化合物的存在，这 是因为加入量较少，不能在 X 射线衍射图谱中检 测出来. 图 3 经过电解液 S1 和 S2 处理后微弧氧化膜的 X 射线衍射 图谱 Fig.3 XRD patterns of MAO films after treatment by elec￾trolytes S1 and S2 图 4 为试样经 S1 电解液处理及微弧氧化后，氧 化膜截面的扫描电镜像及元素含量的线扫描结果. 对其氧化膜截面实线所示位置进行组成元素的线扫 描可知，氧化膜主要由 Al、O 和 Si 三种元素组成， 这与 X 射线衍射结果相符. 同时，由氧化膜截面扫 描电镜像可以看到，氧化膜与基体合金结合紧密， 氧化膜有大量的微弧放电孔洞，在孔洞内部还存在 一些熔融物. 图 4 经过电解液 S1 处理后微弧氧化膜截面扫描电镜像及元 素分析 Fig.4 SEM images and element analysis results of the cross￾section of the MAO film after treatment by electrolyte S1 2.4 Li2SO4 的加入前后微弧氧化膜的电化学腐 蚀性能 未经处理的基体试样及分别经电解液 S1、S3 和 S5 微弧氧化处理后试样的极化曲线如图 5 所示. 由图 5 可以看到，经过微弧氧化处理的试样，其 极化曲线左移，并且出现明显的钝化区，说明试样 的耐腐蚀性能得到提高. 不同样品的腐蚀电位变化 不大，这说明 Li2SO4 的加入对腐蚀电位的影响不 明显. 图 5 ZAlSi12 合金基样及采用不同电解液处理后微弧氧化 膜的极化曲线 Fig.5 Potentiodynamic polarization curves of ZAlSi12 alloy substrates and MAO films after treatment by different elec￾trolytes 对极化曲线进行拟合，不同试样的腐蚀电位 Ecorr、腐蚀电流密度 icorr 和极化电阻 Rp 如表 2 所 示. 由表 2 可知，微弧氧化后所获得的氧化膜，试样 的阳极和阴极极化曲线都向低电流密度方向移动， 微弧氧化膜有效抑制了阳极和阴极的极化过程，其 耐腐蚀性能得到一定程度提高. 在未加入 Li2SO4 时经微弧氧化处理后，试样 S1 的 icorr 下降两个 数量级，极化电阻 RP 增加明显. 向电解液中加入 Li2SO4 后，随着其加入量的增加，icorr 先增大后 减小，RP 先减小后增大，即加入一定量的 Li2SO4 后，氧化膜的耐蚀性先降低后提高，并且始终要优 于未经微弧氧化处理的试样. 这是因为 Li2SO4 的 加入量较少时，其对网络熔体的断链作用较小，氧 化物熔体的间隙反而因此增加，膜层致密性下降， 导致耐蚀性下降；继续增加 Li2SO4，网络外体间隙 减小，氧化膜致密性增加，进而耐蚀性提高. 同时， 由于 Li2SO4 的加入量的增加，微弧氧化反应更为 剧烈，所获得的膜层的厚度增加明显，所以尽管表 面不够平整，但由于厚度增加，其耐蚀性得到提高. 以上结果表明微弧氧化陶瓷层的耐蚀性依赖于氧化 膜的致密性，同时膜层的厚度也会影响其耐腐蚀 性能