王美姣1 王安理2 杜锋1
1.（陆军装甲兵学院士官学校, 吉林 长春 130117）
2. 32272部队41分队 四川德阳
提 要 采用表面仿生与微弧氧化方法耦合制备纳米石墨烯陶瓷层，在氧化溶液中加入纳米石墨烯作对比实验。利用Ivium-n-state型电化学工作站，在质量分数为3.5%NaCl溶液中浸泡，通过测试对比试样在溶液中的电流和电位，测算出试样的腐蚀速率。从而分析仿生耦合纳米陶瓷层的耐腐蚀性能。
关键词：仿生耦合；纳米陶瓷层；耐腐蚀性
0 引 言
铝合金具有质量轻、比强度和导热性好，进而被广泛应用于航空、航天和船舶等领域[1-2]。但铝合金在使用过程中，工作条件恶劣，承受各种交变载荷以及腐蚀，从而发生破坏。因此除了要提高铝合金的强韧性之外，还要全面提高其耐腐蚀性能。近年来国内发展较快的一项新型的材料表面陶瓷化技术，即微弧氧化，它是一种直接在有色金属表面原位生长陶瓷层的新技术[3]。本文采用的铝合金表面仿生耦合微弧氧化方法，是将阳极氧化、微弧氧化、多元复合氧化技术，通过高电压，强电流，瞬间高温和多元复合纳米氧化液、纳米石墨烯渗透剂等纳米材料，制备了夹杂纳米石墨烯多孔状陶瓷层，厚度20~30μm。并对纳米石墨烯陶瓷层进行了表征。
1实验方案
本实验采用φ40×10mm的圆柱形铝合金试样，实验前将试样表面打磨至清洁光亮后用超声波清洗器在丙酮溶液中清洗10min，去除试样表面残留污染物。将铝合金试样一组保持原始抛光状态，一组进行传统微弧氧化，一组采用仿生耦合微弧氧化技术。然后将试样用热熔胶塑料封边，确保只有表面接触腐蚀液。将三组试样浸泡在在质量分数为3.5%NaCl溶液中。采用Ivium-n-state型电化学工作站，测试三组试样的腐蚀电流、腐蚀电位、测算腐蚀速率，进而分析仿生耦合纳米陶瓷层的耐腐蚀性能。图1为腐蚀试样、电解液和电化学工作站。
图1 腐蚀试样、电解液和电化学工作站
2 实验结果及分析
图2是对比试样在质量分数3.5%的氯化钠溶于中测得的极化曲线，图中白色图层为传统微弧氧化后的试样极化曲线，褐色图层为仿生耦合纳米陶瓷层极化曲线，其计算结果如表1所示。
图2 试样在3.5%氯化钠溶液中的极化曲线
表1 腐蚀特性参数
由图1和表1所知，相比于基材，传统的微弧氧化后的表面腐蚀电位升高了579.6mV，腐蚀电流降低了10-7数量级，腐蚀速率下降了10-7数量级。相比于传统的微弧氧化技术，仿生耦合微弧氧化技术形成的纳米陶瓷层的腐蚀电流进一步降低至原来的1/10，腐蚀速率也降低了10倍左右。结果表明，仿生耦合纳米陶瓷层拥有更高的耐腐蚀性能。
3结论
1.传统微弧氧化技术可以有效降低铝合金表面的腐蚀电位与腐蚀电流，降低腐蚀速率，从而有效的提高铝合金表面的耐腐蚀性能。
2.相较于传统的微弧氧化技术，仿生耦合微弧氧化技术形成的仿生耦合纳米陶瓷层的腐蚀电流和腐蚀速率更低，其耐腐蚀性更高。
参考文献
[1]Wen Lei，Wang Ya-ming，Zhou Yu，et al..Corrosion evaluation of microarc oxidation coatings formed on 2024 aluminium alloy[J].Corrosion Science,2010,52(8):2687-2696.
[2]LI Ke-jie,LI Quan-an.Research and application progress of micro-arc oxidation on the alloys[J].Rare Metal Materials and Engineering,2007,36(3):199-203.
[3]张玉林，于佩航等.石墨烯在铝合金表面微弧氧化改性中的应用研究[J].第十一届中国热处理活动周论文集，2016,7：81-85.