Al-Si合金（AS12）经硫酸阳极氧化和MAO处理后的耐腐蚀性：十酸钠封层的机制及其效果

《Surface and Coatings Technology》：Corrosion resistance of an Al Si alloy (AS12) after sulfuric anodizing and MAO: Mechanisms and effect of sealing with sodium decanoate

铝合金表面处理与腐蚀防护研究：比较硫酸阳极化和微弧氧化对AS12合金的涂层形成及其密封处理后的电化学阻抗谱和盐雾测试结果表明，微弧氧化因抑制硅颗粒与铝基体的电化学耦合显著提升耐蚀性，而硫酸阳极化涂层中残留的金属硅导致裂纹和电解路径形成。密封处理均增强防护效果，其中钠癸酸酯对硫酸阳极化涂层改善更显著。

　　AS12合金是一种含有较高硅含量的铸造铝合金，因其优异的机械性能和良好的铸造性，在工业和家用领域广泛应用。为了提高其表面性能，特别是抗腐蚀能力，这类合金通常会接受一种电化学表面处理。在本研究中，通过传统阳极氧化和微弧氧化两种方法分别在AS12合金上形成阳极层，并对这两种处理方式的效果进行了比较分析。

阳极氧化是一种常见的表面处理技术，通常在酸性介质中进行，如硫酸溶液。在这个过程中，施加的电压范围通常在10到30伏之间，最终形成一种双层结构：内部为一层致密的氧化层，厚度约为十纳米，而外部则是一层多孔的氧化铝网络，厚度在十到一百微米之间。这种方法虽然能够提升铝合金的抗腐蚀能力，但其效果受到合金中添加元素的影响。例如，在酸性介质中进行阳极氧化时，合金中的硅元素可能会以金属态或部分氧化态存在，从而在氧化层中形成裂纹，使得腐蚀介质更容易渗透到基材内部。这种现象限制了阳极氧化在提高抗腐蚀性能方面的效果，尤其是在硅含量较高的AS12合金中。

相比之下，微弧氧化是一种在碱性介质中进行的电化学处理技术。与传统的阳极氧化不同，微弧氧化能够在更高的电压下进行，通常达到300到500伏，远超过金属/氧化物/电解液界面的介电击穿电压。在这种条件下，处理过程中产生的火花放电会引发等离子体效应，促使陶瓷氧化物的形成。由于放电通道的存在，氧化层呈现出一种介孔结构，这种结构不仅增强了表面的机械性能，还显著提高了抗腐蚀能力。微弧氧化的氧化层中，铝和硅元素都被完全氧化，形成了一种均匀的陶瓷氧化物层，从而减少了基材与氧化层之间的界面缺陷，避免了腐蚀介质的渗透路径。

为了进一步提高阳极层的抗腐蚀性能，研究中还考虑了在阳极氧化后进行封孔处理。封孔处理通常使用一种密封溶液，如钠癸酸盐溶液。封孔处理能够有效堵塞阳极层中的孔隙，从而增强其抗腐蚀能力。研究结果显示，无论是通过硫酸阳极氧化还是微弧氧化形成的阳极层，在进行封孔处理后，其抗腐蚀性能都有所提高，其中硫酸阳极氧化的封孔处理效果更为显著。

在本研究中，为了评估不同处理方式对AS12合金抗腐蚀性能的影响，采用了盐雾试验（SST）和电化学阻抗谱（EIS）两种方法。盐雾试验是一种模拟腐蚀环境的测试方法，通过在高盐浓度的环境中对样品进行暴露，评估其表面的耐腐蚀能力。而电化学阻抗谱则是一种更为精确的测试方法，能够通过测量样品在特定频率范围内的阻抗变化，评估其表面的电化学行为和腐蚀过程。这两种测试方法的结果表明，微弧氧化处理能够显著提高AS12合金的抗腐蚀性能，而传统的硫酸阳极氧化处理则效果有限，因为其形成的氧化层中存在较多的裂纹和缺陷，导致腐蚀介质更容易渗透到基材内部。

研究还发现，硅含量和硅颗粒的大小对阳极层的形成和性能有重要影响。硅元素在基材中可能以不同的形式存在，如金属态、部分氧化态或完全氧化态。这些不同的形式会影响氧化层的结构和性能，从而影响其抗腐蚀能力。因此，在进行阳极氧化处理时，需要根据硅元素的具体状态来优化处理参数，以确保形成的氧化层具有良好的结构和性能。

此外，研究还探讨了不同处理方式对基材表面形貌和物理化学性质的影响。例如，在酸性介质中进行阳极氧化处理时，形成的氧化层通常具有较高的孔隙率和粗糙度，这可能会对表面的机械性能产生一定的影响。而在碱性介质中进行微弧氧化处理时，形成的氧化层则具有较低的孔隙率和较高的致密性，这有助于提高表面的机械性能和抗腐蚀能力。因此，选择合适的处理方式对于提高AS12合金的表面性能至关重要。

综上所述，本研究通过比较传统硫酸阳极氧化和微弧氧化处理对AS12合金抗腐蚀性能的影响，发现微弧氧化处理能够显著提高其抗腐蚀能力，而传统的硫酸阳极氧化处理则效果有限。此外，研究还发现，封孔处理能够进一步增强阳极层的抗腐蚀性能，尤其是在硫酸阳极氧化处理后的封孔效果更为显著。这些发现为提高硅含量较高的铝合金的表面性能提供了重要的参考，同时也为相关工业应用提供了新的思路和方法。