脉冲电场作用下稀土元素在AAO中的迁移与反应机理

工业上多采用氟化镍和重铬酸盐对铝阳极氧化膜(AAO)进行封闭，以提高其耐蚀性。但由于Ni2+和F-对环境有污染，而六价铬是公认的致癌物之一，因此近年来对稀土封闭技术研究较多，然而目前还不能完全替代铬盐及镍盐封闭。申请人前期研究发现外加脉冲电场可以促进一些稀土元素对AAO的封闭作用，有效提高AAO的耐蚀性。本项目拟采用先进表面分析手段，深入研究在外加电场作用下，稀土元素在AAO多孔层内的分布规律和迁移规律以及可能发生的化学反应，搞清楚稀土封闭机理和脉冲参数对封闭后氧化膜耐蚀性的影响，为发展铝合金阳极氧化膜的新型封闭技术、提高材料耐蚀性奠定理论基础。

近年来，国内外应用无毒的稀土元素对铝阳极氧化膜（AAO）进行封闭处理，以取代有毒的铬酸盐等封闭处理技术，这是当今AAO封闭处理研究的热点和前沿性工作。.本工作系统研究了稀土（铈盐）在双向脉冲电流作用下对AAO的封闭作用，搞清了在外加脉冲电流作用下稀土盐（铈盐）对AAO的封闭机理，即负向脉冲电流促进了氧的还原反应，使氧化膜表面的pH值升高，且负向脉冲电流有利于溶液中的铈离子向AAO表面迁移，这两方面的作用促进了稀土化合物沉淀的产生和封孔的完成；而正向脉冲电流有利于OH-进入多孔膜表面，从而进一步促进了封孔。铈盐对多孔膜的封闭作用主要依靠沉淀封孔完成，封孔主要发生在多孔膜的表面。系统研究了封闭时间、脉冲电压、频率、正负向占空比等参数对AAO耐蚀性的影响，得到了AAO外加脉冲封闭的最佳工艺。全面比较了铝及铝合金铈盐脉冲封闭氧化膜与传统工艺封闭的氧化膜在3%NaCl溶液长达180天浸泡的腐蚀行为，发现脉冲封闭的AAO具有更好的耐久性，可以作为重铬酸盐封闭的替代技术。上述问题的弄清，为发展AAO新型绿色环保封闭技术和提高铝材料耐蚀性提供理论依据，项目研究具有重要科学意义和重大的应用价值。已发表相关论文7篇（其中SCI 2篇），录用1篇（SCI）；已投SCI刊物1篇，国内核心刊物2篇。