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本文在粗晶铝的电化学腐蚀行为研究结果的基础上,研究了微晶化对铝腐蚀行为的影响。
在酸性及中性的NaCl溶液中的研究表明,微晶化使铝的耐点蚀能力得到提高。在不含Cl-离子的溶液体系中,微晶铝和粗晶铝的氧化膜都呈n型半导体性质;而在含Cl-离子的溶液体系中,粗晶铝的氧化膜仍呈n型半导体性质,但微晶铝的氧化膜半导体性质发生了逆转,呈p型半导体性质。微晶铝的点蚀电位大大提高,应归因于其半导体类型发生逆转,从而具有较低的等电点(IEP)所致。
在含有不同Cl-浓度的溶液中的研究结果表明,对于微晶铝和粗晶铝两种材料来说,点蚀电位均随Cl-浓度的升高而降低,且二者存在线性关系。微晶铝的斜率的绝对值较大,说明其对Cl-浓度的变化更为敏感。微晶铝发生点蚀的临界Cl-浓度比粗晶铝的高约两个数量级,可能是Cl-引发二者发生点蚀的机制不同所导致。微晶铝和粗晶铝表面的氧化膜在电子性质、结构和表面状态方面的差异决定了Cl-引发二者点蚀的机制不同。
在研究微晶化对铝的氧化膜的稳定性的研究中发现,微晶化使得铝在中性Na2SO4溶液中的氧化膜的稳定性下降,却使铝在NaCl溶液中的氧化膜的稳定性增强,这是由于微晶铝在这两种溶液体系中所形成的氧化膜的半导体类型截然相反所致。微晶铝在含Cl-溶液中的阳极电流密度反而比在不含Cl-溶液中的小,对于这一反常的实验现象,我们认为溶液中的Cl-对微晶铝的氧化膜的作用不同于粗晶铝:Cl掺杂使得微晶铝的氧化膜由n型转变为稳定性较高的p型半导体膜;而Cl-却进入粗晶铝的氧化膜内使其稳定性变差。通过一个简单巧妙的实验设计进一步证明了溶液中Cl-对粗晶铝氧化膜稳定性的作用,但该方法应用于微晶铝时却得到了相悖的实验结果,通过对氧化膜电子性质的深入分析,找到了导致这一现象的物理根源。
在研究微晶铝耐点蚀能力的尺寸效应中发现,在中性的0.5mol/LNaCl溶液中,微晶铝的钝化电流密度和点蚀击破电位随晶粒尺度的减小而降低,即膜的稳定性和耐点蚀能力随着晶粒尺度的减小而增强。
在NaF溶液中的研究结果表明,微晶化使铝在NaF溶液中形成的钝化膜的稳定性变差。对两种材料来说,F-有着双重作用,一方面增大F-的浓度能促进钝化膜的形成,同时也使得钝化膜更易发生点蚀。当溶液本体中的F-的浓度能使铝的阳极行为呈现活化.钝化行为时(≥0.03mol/L),此时微晶铝的钝化膜为n型半导体膜,而粗晶铝的为p型半导体膜,微晶化使得铝在NaF溶液体系中的半导体类型发生逆转。
在Cl-和F-共同存在的溶液中的研究结果表明,当Cl-的浓度高于F-的浓度时,随F-浓度的增加,微晶铝的耐腐蚀能力得到增强。Cl-和F-相互竞争作用来影响微晶铝的钝化膜的半导体类型,当Cl-的浓度小于F-的浓度时,F-的作用占主导,钝化膜为n型半导体膜;当Cl-的浓度和F-的浓度相当或大于F-的浓度时,Cl-的影响占主导,从而使半导体类型发生逆转,表现为p型。