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 ·1073· 图8ZO2溶胶封孔处理铝合金阳极氧化膜剥蚀180h后的表面形貌.(a)阳极氧化膜：(b)封孔4次：(c)封孔8次：(d)封孔24次 Fig.8 Exfoliation corrosion morphologies of the aluminum anodic films sealed with Zr sol for 180h:(a)anodic film:(b)sealed for 4 times:(c) sealed for 8 times:(d)sealed for 24 times 图9A山203溶胶封孔处理后铝合金阳极氧化膜剥蚀180h后的表面形貌.(a)封孔4次：(b)封孔8次：(c)封孔24次 Fig.9 Exfoliation corrosion morphologies of the aluminum anodic films sealed with Al,O:sol for 180 h:(a)sealed for 4 times:(b)sealed for 8 times:(c)sealed for 24 times J=-D9-% 文献15-16]可知，氧化钇稳定的二氧化锆(YSZ) (1) x1-x0 热障涂层对下层基体的抗高温氧化作用主要源于参 式中：J为氧元素扩散通量；D为涂层的氧元素扩散 杂于其中的Y,0,且与参杂量呈一定的正比关系. 系数：C,-c。为氧元素浓度差：x,-x。为氧元素扩散 Y,03具有活性元素作用，可以促进不锈钢基体表面 距离，即涂层厚度.在外界环境相同，涂层与基体界 发生选择性氧化，迅速形成致密具有保护作用的氧 面发生氧化反应时氧元素浓度为零，所以氧元素浓 化膜，从而使带涂层的试样表现出比基体试样更好 度差c1-c相同.对于A山，03涂层，氧元素扩散系 的抗高温氧化性能：另一方面，由图1(b)可以推断 数D不变，所以氧元素扩散通量J与涂层厚度x- 经一次提拉获得的涂层厚度仅为10多nm,与热障 x。相关，表现为随着涂层厚度的增加，氧化增加量 涂层相比，在此尺度下能够迁移到界面发挥作用的 减少，抗高温氧化性能越好的规律 Y元素相对有限，增加提拉次数虽不能增加涂层中 对于ZO02涂层随厚度增加其抗高温氧化性能 Y元素的含量，但却可以增加到达界面起活性元素 提高的情况，相应的作用机理较为复杂.一方面，由 作用的总量，再者虽然高温时参杂Y,03的Z02成第 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 8 ZrO2 溶胶封孔处理铝合金阳极氧化膜剥蚀 180 h 后的表面形貌． ( a) 阳极氧化膜; ( b) 封孔 4 次; ( c) 封孔 8 次; ( d) 封孔 24 次 Fig． 8 Exfoliation corrosion morphologies of the aluminum anodic films sealed with ZrO2 sol for 180 h: ( a) anodic film; ( b) sealed for 4 times; ( c) sealed for 8 times; ( d) sealed for 24 times 图 9 Al2O3 溶胶封孔处理后铝合金阳极氧化膜剥蚀 180 h 后的表面形貌． ( a) 封孔 4 次; ( b) 封孔 8 次; ( c) 封孔 24 次 Fig． 9 Exfoliation corrosion morphologies of the aluminum anodic films sealed with Al2O3 sol for 180 h: ( a) sealed for 4 times; ( b) sealed for 8 times; ( c) sealed for 24 times J = － D c1 － c0 x1 － x0 ． ( 1) 式中: J 为氧元素扩散通量; D 为涂层的氧元素扩散 系数; c1 － c0 为氧元素浓度差; x1 － x0 为氧元素扩散 距离，即涂层厚度． 在外界环境相同，涂层与基体界 面发生氧化反应时氧元素浓度为零，所以氧元素浓 度差 c1 － c0 相同． 对于 Al2O3 涂层，氧元素扩散系 数 D 不变，所以氧元素扩散通量 J 与涂层厚度 x1 － x0 相关，表现为随着涂层厚度的增加，氧化增加量 减少，抗高温氧化性能越好的规律． 对于 ZrO2 涂层随厚度增加其抗高温氧化性能 提高的情况，相应的作用机理较为复杂． 一方面，由 文献［15--16］可知，氧化钇稳定的二氧化锆( YSZ) 热障涂层对下层基体的抗高温氧化作用主要源于参 杂于其中的 Y2O3，且与参杂量呈一定的正比关系． Y2O3 具有活性元素作用，可以促进不锈钢基体表面 发生选择性氧化，迅速形成致密具有保护作用的氧 化膜，从而使带涂层的试样表现出比基体试样更好 的抗高温氧化性能; 另一方面，由图 1( b) 可以推断 经一次提拉获得的涂层厚度仅为 10 多 nm，与热障 涂层相比，在此尺度下能够迁移到界面发挥作用的 Y 元素相对有限，增加提拉次数虽不能增加涂层中 Y 元素的含量，但却可以增加到达界面起活性元素 作用的总量，再者虽然高温时参杂 Y2O3 的 ZrO2 成 · 3701 ·