·1070 北京科技大学学报 第36卷 (VK9700)观察Z02涂层的表面形貌及铝合金阳 2实验结果 极氧化膜的表面和截面形貌：采用场发射扫描电子 显微镜(JSM-7001F)观察Z0,涂层的截面形貌；采 2.1微观结构表征 用荷兰Philips X'Pert Pro X射线衍射仪(XRD)检 考虑到溶胶-凝胶法制得的Z02和A山203涂层 测涂层和封孔处理后阳极氧化膜的相组成：采用循 表面形貌相类似，且提拉次数相同的ZO2和A山，0， 环氧化法研究ZO2和AL,O,涂层抗高温氧化性能， 涂层的厚度基本一致.图1中只给出提拉处理32 试样在850℃箱式电阻炉内高温氧化一段时间，快 次的ZO2涂层的表面和截面形貌.涂层表面平整 速取出并冷却至室温，然后用日本岛津公司生产的 且无裂纹，厚度约为350nm.图2为Zr02和Al,03 精度为10-5g的电子天平(AUW120D)进行称量， 涂层X射线衍射图谱.涂敷ZO2涂层的试样出现 重复上述操作，记录试样质量并绘制高温氧化曲线： 四方结构Zr.2Ya01.%的特征衍射峰，在制备Z02 采用武汉科思特公司生产的电化学工作站(CS310) 溶胶过程中加入少量硝酸钇作为稳定剂，因此涂层 和剥蚀法检测封孔处理后铝合金阳极氧化膜的耐蚀 中含有Y元素；涂敷有A山O3涂层的试样出现立方 性能，待测试样为电化学工作站的工作电极，饱和甘 结构yA山，O3的特征衍射峰；同时在两种试样中均 汞电极(SCE)为参比电极，Pt电极为辅助电极，选取 出现不锈钢基体FeNi金属间化合物的特征衍射峰， 质量分数为3.5%的氯化钠溶液为腐蚀介质，激励 可以反映出两种氧化物涂层的厚度较薄，X射线容 信号为正弦波，频率范围为10~102Hz 易穿透涂层在基体上出现衍射 (a (b) 不锈钢基体 100μm 1μm 图1Z02涂层的表面(a)和截面(b)形貌 Fig.I Surface (a)and cross-section (b)morphologies of the Zr0,coating Zrao2Yao 为致密，无裂纹产生，其厚度在25m左右.图4为 ，YAL,0、 封孔处理前后阳极氧化膜的X射线衍射图谱.在图 ■基体 中未出现阳极氧化膜A山，O3的特征衍射峰，表明阳 极氧化膜中AL,0,以非晶态形式存在：ZO2溶胶封 Z0,涂层 孔处理后阳极氧化试样出现四方结构Za.2Ya.019% 的特征衍射峰；A山，O,溶胶封孔处理后阳极氧化膜 出现立方结构y-A山2O3的特征衍射峰. ALO,涂层 TW 2.2抗高温氧化性能 高温氧化实验在850℃空气中进行，除涂层试 2030405060708090100110 样外还包括裸露的基体试样，用于评价涂层的抗高 28M9 温氧化性能.由图5(a)可知，裸露的基体试样氧化 图2Z02和A山20，涂层X射线衍射图谱 增加量为0.77mg°cm-2,经4次、8次、16次、24次 Fig.2 XRD patters of the Zr0,and Al2 O:coatings 和32次提拉操作后的Z02涂层试样氧化增加量依 图3为铝合金阳极氧化膜的表面和截面形貌. 次为0.45、0.43、0.42、0.41和0.39mgcm-2,Z02 由于封孔处理对形貌几乎无影响，故只给出未进行 涂层试样的氧化增加量均小于裸露基体试样，且随 封孔处理的阳极氧化膜的表面和截面形貌，膜层较 提拉次数增加而减少，由于提拉次数越多，涂层越北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 ( VK--9700) 观察 ZrO2 涂层的表面形貌及铝合金阳 极氧化膜的表面和截面形貌; 采用场发射扫描电子 显微镜( JSM--7001F) 观察 ZrO2 涂层的截面形貌; 采 用荷兰 Philips X’Pert Pro X 射线衍射仪( XＲD) 检 测涂层和封孔处理后阳极氧化膜的相组成; 采用循 环氧化法研究 ZrO2 和 Al2O3 涂层抗高温氧化性能， 试样在 850 ℃箱式电阻炉内高温氧化一段时间，快 速取出并冷却至室温，然后用日本岛津公司生产的 精度为 10 － 5 g 的电子天平( AUW120D) 进行称量， 重复上述操作，记录试样质量并绘制高温氧化曲线; 采用武汉科思特公司生产的电化学工作站( CS310) 和剥蚀法检测封孔处理后铝合金阳极氧化膜的耐蚀 性能，待测试样为电化学工作站的工作电极，饱和甘 汞电极( SCE) 为参比电极，Pt 电极为辅助电极，选取 质量分数为 3. 5% 的氯化钠溶液为腐蚀介质，激励 信号为正弦波，频率范围为 105 ～ 10 － 2 Hz． 2 实验结果 2. 1 微观结构表征 考虑到溶胶--凝胶法制得的 ZrO2 和 Al2O3 涂层 表面形貌相类似，且提拉次数相同的 ZrO2 和 Al2O3 涂层的厚度基本一致． 图 1 中只给出提拉处理 32 次的 ZrO2 涂层的表面和截面形貌． 涂层表面平整 且无裂纹，厚度约为 350 nm． 图 2 为 ZrO2 和 Al2O3 涂层 X 射线衍射图谱． 涂敷 ZrO2 涂层的试样出现 四方结构 Zr0. 92Y0. 08O1. 96的特征衍射峰，在制备 ZrO2 溶胶过程中加入少量硝酸钇作为稳定剂，因此涂层 中含有 Y 元素; 涂敷有 Al2O3 涂层的试样出现立方 结构 γ-Al2O3 的特征衍射峰; 同时在两种试样中均 出现不锈钢基体 FeNi 金属间化合物的特征衍射峰， 可以反映出两种氧化物涂层的厚度较薄，X 射线容 易穿透涂层在基体上出现衍射． 图 1 ZrO2 涂层的表面( a) 和截面( b) 形貌 Fig． 1 Surface ( a) and cross-section ( b) morphologies of the ZrO2 coating 图 2 ZrO2 和 Al2O3 涂层 X 射线衍射图谱 Fig． 2 XＲD patterns of the ZrO2 and Al2O3 coatings 图 3 为铝合金阳极氧化膜的表面和截面形貌． 由于封孔处理对形貌几乎无影响，故只给出未进行 封孔处理的阳极氧化膜的表面和截面形貌，膜层较 为致密，无裂纹产生，其厚度在 25 μm 左右． 图 4 为 封孔处理前后阳极氧化膜的 X 射线衍射图谱． 在图 中未出现阳极氧化膜 Al2O3 的特征衍射峰，表明阳 极氧化膜中 Al2O3 以非晶态形式存在; ZrO2 溶胶封 孔处理后阳极氧化试样出现四方结构 Zr0. 92Y0. 08O1. 96 的特征衍射峰; Al2O3 溶胶封孔处理后阳极氧化膜 出现立方结构 γ － Al2O3 的特征衍射峰． 2. 2 抗高温氧化性能 高温氧化实验在 850 ℃ 空气中进行，除涂层试 样外还包括裸露的基体试样，用于评价涂层的抗高 温氧化性能． 由图 5( a) 可知，裸露的基体试样氧化 增加量为 0. 77 mg·cm － 2，经 4 次、8 次、16 次、24 次 和 32 次提拉操作后的 ZrO2 涂层试样氧化增加量依 次为 0. 45、0. 43、0. 42、0. 41 和 0. 39 mg·cm － 2，ZrO2 涂层试样的氧化增加量均小于裸露基体试样，且随 提拉次数增加而减少，由于提拉次数越多，涂层越 · 0701 ·