庄俊杰等：微弧氧化对7050铝合金腐蚀行为的影响 ·1535· 40 CPE ·原始态试样 790 a (b 35 ·原始试样 微弧氧化试样☑75 9 ~原始试样数据拟合 微弧氧化试样 原始态试样腐蚀初期模拟电路 60 一微弧氧化试样数据拟合 45 20 30 15 微氧化试样撕蚀初期 15 10 模拟电路 ■原始试样相位角 微弧氧化试样相位角 -15 10 0 20 304050 60 7080 0 23 4 Zk2·cm log(f/Hz) 图47050铝合金浸泡1h后的电化学阻抗谱.(a)Nyquist图与等效电路图；(b)Bode图 Fig.4 EIS of AA7050 after immersed in solution for 1 h:(a)Nyquist plots and the equivalent circuit diagram;(b)Bode plots 表37050铝合金浸泡1h后测得的电化学阻抗谱的电学元件拟合值 Table 3 Fitting electrochemical data of impedance data measured for AA7050 beyond 1 h of immersion in solution CPEM CPE/CPE R./ Ry/ R/ R1/ 不同处理 Yo/(10-5Ω-1. Yo/(10-5n1. (2cm2) cm-2.5-m) (kn.cm2) (kn.cm2)(kn.cm2)(kH.cm-2) cm-2.s-) 铝合金基体 5.462 1.061 0.8236 4.862 7.174 16.36 经微弧氧化 0.5519 0.9277 的铝合金 6.076 1.006 5.02 0.8316 56.32 114.3 199.6 表3为等效电路电学元件的拟合值，通过对比可 弧氧化试样极化电阻R。=42.75k2cm2.可以看出极 以发现，微弧氧化膜层提高腐蚀阻力的作用机制包括 化电阻提高显著，即耐腐蚀性能提高. 两方面：(1)由于微弧氧化试样表面疏松层的存在，有 2.2.3表面极化后电化学阻抗谱分析 效减缓了介质中离子的扩散速度，在阻抗谱的分析中， 为了更全面分析微弧氧化处理对7050铝合金 可以发现这一部分电荷迁移电阻为5.02k2,而基体试 3.5%NaC1溶液中腐蚀行为的影响，对表面破坏（进行 样表面没有该过程：(2)微弧氧化膜层的致密层使点 过相同扫描区间动电位扫描)的试样进行电化学阻抗 蚀萌生的阻力显著提升，具体表现为拟合参数中致密 谱测试，来研究微弧氧化膜层被破坏后表面腐蚀过程， 层上的各反应电阻提升最少的都超过了一个数量级 如图5所示.通过分析试样表面状态，将腐蚀过程等 (表3中R,和R值)，这将使得材料耐腐蚀性显著提 效为如图5(a)中所示简化电路图，R是溶液电阻， 升.基体和微弧氧化试样电路的极化电阻计算公式分 CPE,与R共同描述试样原表面极化后状态，R表示原 别为： 表面上电荷迁移电阻：W描述极化引起腐蚀通道中离 R,×R 子浓度与介质中离子浓度差异引起的扩散与传导阻 R=R+RL (2) 力[0,2]：CPE和R描述腐蚀通道形成的新界面上腐蚀 R,×R R。=Ru+R,+R (3) 过程，R表示新界面上反应电阻 根据简化电路对极化后试样阻抗谱进行拟合，如 计算得基体试样极化电阻R。=2.90kD·cm2:微 图5(a)(Nyquist图)和图5(b)(Bode图)所示，点为实 40 a6 75 ▲原始态试样 b ·原始态试样11 35 40 原始态试样 ▲微弧氧化试样ZI 60 30 0 0 数据拟合值 25 CPE 45 0 m120 160200 20 Z"2 30 15 15 10 微弧氧化试样 微弧氧化试样数据拟合 ▣原始态试样相位角 0 微弧氧化试样相位角 5101520253035404550 2 -10 1 23 -15 Z/(k2.cm2) f/z 图5极化后050铝合金测得的电化学阻抗谱.(a)Nyquist图和等效电路图：(b)Bode图 Fig.5 EIS of AA7050 after potentiodynamic polarization:(a)Nyquist plots and the equivalent circuit diagram;(b)Bode plots庄俊杰等: 微弧氧化对 7050 铝合金腐蚀行为的影响 图 4 7050 铝合金浸泡 1 h 后的电化学阻抗谱. (a)Nyquist 图与等效电路图; (b)Bode 图 Fig. 4 EIS of AA7050 after immersed in solution for 1 h: (a) Nyquist plots and the equivalent circuit diagram; (b) Bode plots 表 3 7050 铝合金浸泡 1 h 后测得的电化学阻抗谱的电学元件拟合值 Table 3 Fitting electrochemical data of impedance data measured for AA7050 beyond 1 h of immersion in solution 不同处理 Rs / (赘·cm 2 ) CPEM Y0 / (10 - 5赘 - 1· cm - 2·s - n ) n RM / (k赘·cm 2 ) CPEdl / CPE1 Y0 / (10 - 5赘 - 1· cm - 2·s - n ) n Rt / (k赘·cm 2 ) RL / (k赘·cm 2 ) L / (kH·cm - 2 ) 铝合金基体 5郾 462 — — — 1郾 061 0郾 8236 4郾 862 7郾 174 16郾 36 经微弧氧化 的铝合金 6郾 076 1郾 006 0郾 5519 5郾 02 0郾 9277 0郾 8316 56郾 32 114郾 3 199郾 6 表 3 为等效电路电学元件的拟合值,通过对比可 以发现,微弧氧化膜层提高腐蚀阻力的作用机制包括 两方面:(1) 由于微弧氧化试样表面疏松层的存在,有 效减缓了介质中离子的扩散速度,在阻抗谱的分析中, 图 5 极化后 7050 铝合金测得的电化学阻抗谱. (a)Nyquist 图和等效电路图;(b)Bode 图 Fig. 5 EIS of AA7050 after potentiodynamic polarization: (a) Nyquist plots and the equivalent circuit diagram; (b) Bode plots 可以发现这一部分电荷迁移电阻为5郾 02 k赘,而基体试 样表面没有该过程;(2) 微弧氧化膜层的致密层使点 蚀萌生的阻力显著提升,具体表现为拟合参数中致密 层上的各反应电阻提升最少的都超过了一个数量级 (表 3 中 Rt和 RL值),这将使得材料耐腐蚀性显著提 升. 基体和微弧氧化试样电路的极化电阻计算公式分 别为: Rp = Rt 伊 RL Rt + RL . (2) Rp = RM + Rt 伊 RL Rt + RL . (3) 计算得基体试样极化电阻 Rp = 2郾 90 k赘·cm 2 ;微 弧氧化试样极化电阻 Rp = 42郾 75 k赘·cm 2 . 可以看出极 化电阻提高显著,即耐腐蚀性能提高. 2郾 2郾 3 表面极化后电化学阻抗谱分析 为了更全面分析微弧氧化处理对 7050 铝合金 3郾 5% NaCl 溶液中腐蚀行为的影响,对表面破坏(进行 过相同扫描区间动电位扫描)的试样进行电化学阻抗 谱测试,来研究微弧氧化膜层被破坏后表面腐蚀过程, 如图 5 所示. 通过分析试样表面状态,将腐蚀过程等 效为如图 5 ( a) 中所示简化电路图,Rs 是溶液电阻, CPEp与 Rp共同描述试样原表面极化后状态,Rp表示原 表面上电荷迁移电阻;W 描述极化引起腐蚀通道中离 子浓度与介质中离子浓度差异引起的扩散与传导阻 力[20,23] ;CPEb和 Rb描述腐蚀通道形成的新界面上腐蚀 过程,Rb表示新界面上反应电阻. 根据简化电路对极化后试样阻抗谱进行拟合,如 图 5(a)(Nyquist 图)和图 5(b)(Bode 图)所示,点为实 ·1535·