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鋁是活潑金屬，又是易鈍化金屬，鋁在空氣中能自然形成一層Al2O3·H2O或Al2O3氧化膜，該氧化膜可達0.01 μm～0.10μm厚，這層天然氧化膜為非晶態(tài)，薄而多孔，力學強度也低，可以保護鋁基質在中性和弱酸性溶液中不再進一步被腐蝕，起到一定的保護作用，但是遠遠滿足不了人們對鋁及其合金在防護性、裝飾應用等方面的要求[1]。為提高鋁及鋁合金的抗腐蝕性，常用鋁陽極氧化的方法，表面形成厚而致密的氧化膜，同時必須進行封孔處理，才能改善鋁及鋁合金的耐蝕性、硬度和耐磨性能。目前，常用封孔方法有沸水封孔、重鉻酸鉀封孔、硫酸鎳封孔、醋酸鎳封孔、硬脂酸封孔和常溫氟化鎳冷封孔本等。文研究了在最佳工藝條件下，鋁陽極氧化膜不同封孔方法對其耐腐蝕性能的影響。
1 試驗
1.1 主要材料及儀器
1060工業(yè)純鋁板w（Al）＝99.6％，尺寸為50mm×25mm×1mm。K2Cr2 O7，硬脂酸，NiSO4·6H2O，HNO 3，H3 PO4，CIO3，丙酮等藥品均為分析純。電化學綜合測試系統(tǒng)（LK98C，天津生產），金相電子顯微鏡（Nikon，日本生產），分析天平（TG328A），穩(wěn)壓穩(wěn)流電源（YBl73l 3A）。
1.2 工藝流程
鋁板打磨（2000＃金相砂紙）→冷水洗→丙酮除油→熱水洗→冷水洗→堿蝕（50 g／L NaOH，45℃，2mm）→熱水洗→冷水洗→化學出光（78％H3 PO4＋11％H2SO4＋11％HNO3，3mm～5mm）→冷水洗→陽極氧化（15％H2SO4，20Ⅴ，0.9A／dm2～1.3 A／dm2，30min，25℃）→封孔→老化→耐蝕性能檢測。
1．3 耐蝕性能測定
（1）磷－鉻酸質量檢測方法[2]。封孔后的氧化膜試樣老化24 h，稱重為m1，再浸入硝酸溶液（50％HNO3，10min），用蒸餾水酒精清洗，干燥，稱重為m2，然后浸入磷－鉻酸溶液（20g／L CrO3＋35mL／L H3PO4，（38±1）℃，15 mm），蒸餾水、酒精清洗，干燥，稱重為m3。則試樣單位面積S上的平均失重為：△m1,2＝（m1—m2）/S（mg／dm2）；△m1,3＝（m1—m3）／S（mg／dm2）；其失重越小（特別是△m1,3越小），表明耐腐蝕性能越強，該封孔方法效果越好。
（2）電化學方法。工作電極：鋁陽極封孔氧化膜（暴露面積1cm2，其余用環(huán)氧樹脂密封）；輔助電極：鉑片；參比電極：飽和甘汞電極。用LK98C電化學綜合測試系統(tǒng)測定氧化膜在I moL／L NaCl溶液中的Tafel極化曲線（1 mV／s，25℃）。得到腐蝕電位和極化極限電流密度兩個參數，如果腐蝕電位越大，極限極化電流密度越小，則該封孔氧化膜的耐腐蝕性能就越強。
2 結果與討論
2.1 陳化對鋁陽極氧化膜電化學性能的影響
鋁板陽極氧化之后，未經過陳化與陳化24 h的試樣，所測陽極極化曲線如圖1。陳化時間對氧化膜腐蝕電位的影響不大。但是未陳化氧化膜的陽極極化電流密度急劇增大，最終極化電流密度達到最大值（即極化極限電流密度），發(fā)生明顯的腐蝕現象。而陳化24 h的氧化膜，開始時極化電流也增大，但是極化極限電流密度相對較小，腐蝕有所降低。由此可見，陳化有利于提高鋁陽極氧化膜的耐蝕性能。因此，本次試驗的所有試樣都是經過陳化24 h以后，再檢測其耐蝕性能。
2.2 磷-鉻酸法
作者根據腐蝕電位越大（即腐蝕傾向越小）、極化極限電流密度越小（即腐蝕速度越小）的原則，首先確定各種封孔方法的合理工藝條件：常溫冷封孔的合理工藝條件，4.5 g／L～5.0 g/L NiF2，30min；醋酸鎳封孔，5g／L，85℃以上，45 min；沸水封孔，pH5.5～6.5，20min～30min；重鉻酸鉀封孔，50g／L，100℃，35min～40 min；硫酸鎳封孔，8g／L，90℃以上，40min；硬脂酸封孔，將氧化膜浸入I00％且熔融狀的高溫硬脂酸中進行封孔，100℃，30 min～40 min。然后，在上述工藝下，得到6種封孔方法的鋁陽極氧化膜，分別通過磷－鉻酸質量檢測。其氧化膜的失重結果如表1，表明6種封孔方法氧化膜的△m1,2，變化不是很大，但是膜失重的規(guī)律與△m1,3相似，失重量△m1,3更能夠體現氧化膜的耐腐蝕性。由表1看出，硬脂酸封孔效果最好。各種封孔方法的試樣失重都遠遠小于未封孔的空白試樣的。
表1 不同封孔方法對鋁陽極氧化膜耐蝕性能的影響
封孔方法 冷封孔 醋酸鎳 沸水 重鉻酸鉀 硫酸鎳 硬脂酸 未封孔
失重Δm1,2/(mg·dm-2) 86 67.5 56.5 55.8 40.1 40 113.4
失重Δm1,3/(mg·dm-2) 198.1 180.1 148.4 142.5 106.2 105.7 296.1
2.3 電化學方法
對鋁陽極氧化膜經過不同方法封孔后的極化曲線進行比較，如圖2所示。從腐蝕速度來看（即極化極限電流密度），硬脂酸的極化極限電流密度是最小的。因此，硬脂酸封孔后氧化膜的耐蝕性能比其余幾種封孔方法的好，其次是硫酸鎳封孔的，重鉻酸鉀封孔的，沸水封孔的，醋酸鎳封孔的和常溫冷封孔的。這與用磷～鉻酸質量檢測法所得結果是一致的（見表l）。從腐蝕傾向來看（即腐蝕電位），硬脂酸、硫酸鎳和重鉻酸鉀的腐蝕電位較大，醋酸鎳、沸水和冷封孔的腐蝕電位較小（并且有點反常），未封孔的腐蝕電位最小。因此腐蝕傾向與用磷－鉻酸質量檢測所得結果基本上是一致的。
2.4 形貌
圖3是用表面金相電子顯微鏡所觀測的鋁陽極表面氧化膜的表面形貌。從圖3a、3b的形貌可知，NiF2冷封孔后的試樣表面孔隙較多，相對于未封孔的試樣表面要略少一些。可見，效果還不是很理想。這是因為在封孔過程中，F-消耗要比Ni2+的快得多，Ni2+和F-容易產生失調，則封孔度不足。而硬脂酸封孔后的試樣表面孔隙很少，而且比較平整光滑（圖3a、3c）。
3 結論
通過對鋁陽極氧化膜用不同方法封孔后的耐蝕俺能進行比較和分析，都在最佳工藝條件下，其耐蝕性能由高到低的封孔方法排列順序是：硬脂酸、硫酸鎳、重鉻酸鉀、沸水、醋酸鎳、常溫冷封孔（氟化鎳）。雖然常溫冷封孔的耐腐蝕性能較差，但與未封孔相比，還是有一定的封閉效果，更重要的是不消耗能源。重鉻酸鉀、硫酸鎳封孔效果好，但溫度要求較高，重鉻酸鉀有毒；硬脂酸封孔效果最好，但溫度要求較高，而加入異丙醇作溶劑后，溫度有所改變[3]。
