几种外加离子对铝阳极氧化膜电化学性质的影响

论文摘要

本文研究了几种外加离子对铝合金阳极氧化膜电化学性质的影响，利用动电位极化和电化学阻抗谱（EIS）研究了铝合金阳极氧化膜的腐蚀行为，利用扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）观察了铝合金阳极氧化膜的表面形貌，用X射线光电子能谱仪（XPS）分析了铝合金阳极氧化膜层的表面成分。 利用离子注入技术在铝合金表面注入钛，再进一步进行阳极氧化，获得了铝钛复合阳极氧化膜层，使阳极氧化膜表面形貌更加平整均匀，提高了铝合金阳极氧化膜的致密度；钛离子注入可以使铝合金阳极氧化膜在酸性和碱性NaCl溶液中的耐蚀性明显提高，但是并不影响铝合金阳极氧化膜的非晶态结构。 研究了镍离子和铬离子注入对铝合金阳极氧化膜电化学性能的影响，通过分析铝合金阳极氧化膜表面成分和显微结构，结合电化学测试结果，讨论了离子注入提高铝合金阳极氧化膜耐蚀性能的微观机制。镍离子注入使得铝阳极氧化膜表面结构和形态更加致密均匀，注入的镍在铝合金阳极氧化膜层中以金属镍和氧化镍的形式存在。经过镍离子注入的阳极氧化膜在-1.0V到-0.5V的电位范围内呈现p型半导体性质。经镍离子注入的阳极氧化膜在NaCl溶液中有相对较高的耐蚀性。特别是在碱性NaCl溶液中，镍离子注入可以很大地提高阳极氧化膜的耐蚀性，增强了铝阳极氧化膜在溶液中的自封闭作用。 经过铬离子注入的阳极氧化膜电化学阻抗谱的高频段阻抗值变大。Rp值增加，而Cp值减小。铬离子注入加速了铝阳极氧化膜在溶液中的自封闭作用。在浸泡的初期，铬离子注入使得阳极氧化膜多孔层电阻Rp增加，而电容Cp减小。随着浸泡时间的进一步延长，未经铬离子注入的阳极氧化膜的Cp和Rp变化相对较慢，而经过离子注入

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 前言
• 1.2 铝阳极氧化膜的形成机理
• 1.3 阳极氧化膜的结构与组成
• 1.3.1 阳极氧化膜的结构
• 1.3.2 阳极氧化膜的组成
• 1.4 阳极氧化膜的性能及其影响因素
• 1.4.1 阳极氧化膜的性能
• 1.4.2 阳极氧化膜性能的影响因素
• 1.4.2.1 电解液的影响
• 1.4.2.2 电压参数的影响
• 1.4.2.3 电流参数的影响
• 1.4.2.4 电解液温度的影响
• 1.4.2.5 电化学处理时间的影响
• 1.4.2.6 铝合金成分的影响
• 1.5 铝阳极氧化膜的制备与封闭处理
• 1.5.1 铝阳极氧化膜的制备
• 1.5.2 阳极氧化膜的封闭处理
• 1.6 阳极氧化膜的缺陷
• 1.6.1 电解液中的阴离子在阳极氧化膜中的夹杂
• 1.6.2 铝基体中的合金元素对阳极氧化膜的影响
• 1.6.3 阳极氧化膜在侵蚀型溶液中腐蚀行为
• 1.7 离子注入金属表面改性
• 1.8 研究方法
• 1.8.1 常规电化学测试
• 1.8.2 交流阻抗技术
• 1.8.3 离子注入法
• 1.8.4 近代材料研究方法
• 1.9 论文选题目的与意义
• 第二章 实验方法
• 2.1 前言
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 铝合金阳极氧化氧化膜的制备及装置
• 2.2.3 离子注入工艺
• 2.2.4 电化学测试
• 2.2.5 盐雾试验
• 2.2.6 表面形貌及成分分析
• 2.3 交流阻抗谱数据处理
• 2.4 实验工艺参数的确定
• 2.4.1 电流参数的确定
• 2.4.2 氧化时间的确定
• 2.4.3 电解液温度的确定
• 第三章 钛离子注入对铝阳极氧化膜性质的影响
• 3.1 前言
• 3.2 实验方法
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 钛离子注入后阳极氧化膜表面成分分析
• 3.3.2 钛离子注入后阳极氧化膜表面XRD分析
• 3.3.3 钛离子注入后阳极氧化膜表面形貌分析
• 3.3.4 钛离子注入后阳极氧化膜EIS谱图分析
• 3.3.5 增大钛离子注入量后阳极氧化膜表面性质分析
• 3.4 结论
• 第四章 镍离子注入对铝阳极氧化膜性质的影响
• 4.1 前言
• 4.2 实验方法
• 4.3 试验结果与讨论
• 4.3.1 未经和经过镍离子注入的阳极氧化膜极化曲线比较
• 4.3.2 未经和经过镍离子注入的阳极氧化膜电化学阻抗比较
• 4.3.3 经过镍离子注入的阳极氧化膜表面XPS分析
• 4.3.4 镍离子注入对阳极氧化膜表面形貌的影响
• 4.3.5 镍离子注入对阳极氧化膜自封闭效应的影响
• 4.3.6 镍离子注入的阳极氧化膜XRD分析
• 4.3.7 经镍离子注入的阳极氧化膜Mott-Schottky分析
• 4.4 结论
• 第五章 铬离子注入对铝阳极氧化膜性质的影响
• 5.1 前言
• 5.2 实验方法
• 5.3 试验结果与讨论
• 5.3.1 铬离子注入后阳极氧化膜表面成份分析
• 5.3.2 铬离子注入对阳极氧化膜极化曲线的影响
• 5.3.3 铬离子注入对阳极氧化膜表面电化学阻抗谱的影响
• 5.4 结论
• 第六章 铈、钼离子和镍离子引入对阳极氧化膜性质的影响
• 6.1 前言
• 6.2 实验方法
• 6.3 铈离子和钼离子引入对铝合金阳极氧化膜电化学性质的影响
• 6.4 镍离子引入对高铜铝合金阳极氧化膜电化学性质的影响
• 6.5 结论
• 第七章 全文总结
• 致谢
• 攻读学位期间发表及待发表的学术论文