第8期 郭彦飞等：溶胶一凝胶技术提高不锈钢抗高温氧化及铝合金阳极氧化膜的耐蚀性能 ·1075· (b) 16 ☑☑☑ZO,溶胶封孔 ☑0溶胶封孔 ☐AL,O溶胶封孔 14 ☐A山O,溶胶封孔 12 10 16 0 2 封孔次数 封孔次数 图11等效元件的CPE,(a)和R(b)柱状图 Fig.11 CPE (a)and R(b)histograms of the equivalent element 性能 (2)采用溶胶一凝胶法可对铝合金阳极氧化膜 在溶胶-凝胶封孔过程中，Z02和A山，03溶胶 实施封孔处理，阳极氧化膜的外观形貌未受影响，在 由于毛细管作用进入多孔层内部并在热处理过程转 其表面形成的溶胶固化层也未发生开裂，其耐蚀性 变为相应的氧化物，从而实现封闭阳极氧化膜多孔 能获显著提高，且随封孔处理次数的增加，呈先明显 层的效果.溶胶一凝胶封孔作用随封孔次数的增加 提高后基本趋于稳定的变化规律，综合考虑封孔效 而增强，不过增加的幅度却随随封孔次数增加而逐 果与操作便利程度，最佳封孔处理工艺宜选8次. 渐减小，表明当封孔处理达到一定次数后，达到溶 另外实施相同次数的封孔处理，A山，O3溶胶的封孔 胶一凝胶封闭铝合金阳极氧化膜多孔层的最大程 效果优于Zx0,溶胶的封孔效果 度，之后随着封孔次数继续增加，溶胶-凝胶技术对 参考文献 铝合金阳极氧化膜的封闭作用不再增强，表现为封 [1]Peng J.Zhou S J,Lou F L.State of process and development 孔处理超过一定次数后阳极氧化膜的耐蚀性变化不 trend of automobile carburized gearused steel and heat treatment 大.对于本研究所选用的ZO2和Al,03溶胶和草酸 technology.Heat Treat Technol Equip,2007.28(1):3 阳极氧化膜体系，封孔处理作用效果的临界次数 (彭俊，周述积，楼芬丽.汽车渗碳齿轮用钢及热处理工艺的 为8. 研究现状和发展趋势.热处理技术与装备，2007,28(1)：3) ] Ding J.Present situation of application and development of micro- 另外，经过相同次数封孔处理，A山，03溶胶优于 alloyed steel for automobile.Heat Treat Met,2006,31(9):46 Z02溶胶的作用效果.这可能是由于Z02溶胶对 (丁洁.汽车用微合金非调质钢的应用现状及发展.金属热处 铝合金阳极氧化膜封孔处理后，阳极氧化膜多孔层 理，2006,31(9)：46) 内部ZO2的热膨胀系数与阳极氧化膜Al,O3的热 B] Li T F.High Temperature Oxidation and Hot Corrosion of Metals. 膨胀系数存在一定差异，经热处理在结合处形成微 Beijing:Chemical Industry Press,2013 (李铁藩.金属高温氧化和热腐蚀.北京：化学工业出版社， 裂纹，成为腐蚀溶液进入多孔层内部的便捷通道，而 2003) AL,O3溶胶对铝合金阳极氧化膜封孔处理不会形成 4 Guo J T,Zhou LZ,Yuan C,et al.Microstructure and properties 此便捷通道.剥蚀实验结果与电化学阻抗谱实验结 of several originally invented and unique superalloys in China. 果相吻合 Chin J Nonferrous Met,2011,21(2):237 (郭建亭，周兰章，袁超，等.我国独创和独具特色的几种高 4结论 温合金的组织和性能.中国有色金属学报，2011,21(2)： 237) (1)采用溶胶一凝胶法在不锈钢表面制备出表 5] Chen M C,Huo X,Gao Y,et al.The prospect and study on high- 面平整且没有裂纹的氧化铝和氧化锆涂层，经32次 temperature coatings.Mater Eng,1999,06:40 提拉及后续热处理，涂层厚度约为350nm;不同厚度 (陈孟成，霍晓，高阳，等.高温涂层的研究和发展.材料工 的氧化铝和氧化锆涂层都可为不锈钢基体提供较显 程，1999,06：40) 6 Guo P Y,Zeng C L,Shao Y.Effect of LaCrO3 coating on high 著的防护效果：相应抗高温氧化性能随着涂层厚度 temperature oxidation of type 316 stainless steel.Rare Earths 的增加而提高. 2011,29(7):698第 8 期 郭彦飞等: 溶胶--凝胶技术提高不锈钢抗高温氧化及铝合金阳极氧化膜的耐蚀性能 图 11 等效元件的 CPEpb ( a) 和 Ｒpb ( b) 柱状图 Fig． 11 CPEpb ( a) and Ｒpb ( b) histograms of the equivalent element 性能． 在溶胶--凝胶封孔过程中，ZrO2 和 Al2O3 溶胶 由于毛细管作用进入多孔层内部并在热处理过程转 变为相应的氧化物，从而实现封闭阳极氧化膜多孔 层的效果． 溶胶--凝胶封孔作用随封孔次数的增加 而增强，不过增加的幅度却随随封孔次数增加而逐 渐减小，表明当封孔处理达到一定次数后，达到溶 胶--凝胶封闭铝合金阳极氧化膜多孔层的最大程 度，之后随着封孔次数继续增加，溶胶--凝胶技术对 铝合金阳极氧化膜的封闭作用不再增强，表现为封 孔处理超过一定次数后阳极氧化膜的耐蚀性变化不 大． 对于本研究所选用的 ZrO2 和 Al2O3 溶胶和草酸 阳极氧化膜体系，封孔处理作用效果的临界次数 为 8． 另外，经过相同次数封孔处理，Al2O3 溶胶优于 ZrO2 溶胶的作用效果． 这可能是由于 ZrO2 溶胶对 铝合金阳极氧化膜封孔处理后，阳极氧化膜多孔层 内部 ZrO2 的热膨胀系数与阳极氧化膜 Al2O3 的热 膨胀系数存在一定差异，经热处理在结合处形成微 裂纹，成为腐蚀溶液进入多孔层内部的便捷通道，而 Al2O3 溶胶对铝合金阳极氧化膜封孔处理不会形成 此便捷通道． 剥蚀实验结果与电化学阻抗谱实验结 果相吻合． 4 结论 ( 1) 采用溶胶--凝胶法在不锈钢表面制备出表 面平整且没有裂纹的氧化铝和氧化锆涂层，经 32 次 提拉及后续热处理，涂层厚度约为350 nm; 不同厚度 的氧化铝和氧化锆涂层都可为不锈钢基体提供较显 著的防护效果; 相应抗高温氧化性能随着涂层厚度 的增加而提高． ( 2) 采用溶胶--凝胶法可对铝合金阳极氧化膜 实施封孔处理，阳极氧化膜的外观形貌未受影响，在 其表面形成的溶胶固化层也未发生开裂，其耐蚀性 能获显著提高，且随封孔处理次数的增加，呈先明显 提高后基本趋于稳定的变化规律，综合考虑封孔效 果与操作便利程度，最佳封孔处理工艺宜选 8 次． 另外实施相同次数的封孔处理，Al2O3 溶胶的封孔 效果优于 ZrO2 溶胶的封孔效果． 参 考 文 献 ［1］ Peng J，Zhou S J，Lou F L． State of process and development trend of automobile carburized gear-used steel and heat treatment technology． Heat Treat Technol Equip，2007，28( 1) : 3 ( 彭俊，周述积，楼芬丽． 汽车渗碳齿轮用钢及热处理工艺的 研究现状和发展趋势． 热处理技术与装备，2007，28( 1) : 3) ［2］ Ding J． Present situation of application and development of micro￾alloyed steel for automobile． Heat Treat Met，2006，31( 9) : 46 ( 丁洁． 汽车用微合金非调质钢的应用现状及发展． 金属热处 理，2006，31( 9) : 46) ［3］ Li T F． High Temperature Oxidation and Hot Corrosion of Metals． Beijing: Chemical Industry Press，2013 ( 李铁藩． 金属高温氧化和热腐蚀． 北京: 化学工业出版社， 2003) ［4］ Guo J T，Zhou L Z，Yuan C，et al． Microstructure and properties of several originally invented and unique superalloys in China． Chin J Nonferrous Met，2011，21( 2) : 237 ( 郭建亭，周兰章，袁超，等． 我国独创和独具特色的几种高 温合金的组织和性能． 中国有色金属学报，2011，21 ( 2 ) : 237) ［5］ Chen M C，Huo X，Gao Y，et al． The prospect and study on high￾temperature coatings． Mater Eng，1999，06: 40 ( 陈孟成，霍晓，高阳，等． 高温涂层的研究和发展． 材料工 程，1999，06: 40) ［6］ Guo P Y，Zeng C L，Shao Y． Effect of LaCrO3 coating on high temperature oxidation of type 316 stainless steel． J Ｒare Earths， 2011，29( 7) : 698 · 5701 ·