引言
2024铝合金由于其优良的抗蚀性和高强韧性，被广泛应用于低空飞行器、汽车零部件、工业零部件、航空、航天等领域。但由于表面硬度相较于其他合金钢低很多，限制了其更广泛的应用。铝合金阳极氧化处理后表面可得到硬度高、抗腐蚀的多孔氧化膜，具有较高的化学稳定性、吸附性，可作为涂装底层；可对其作各种染色和着色处理，获得丰富多样的表面效果。为了进一步提高铝合金的表面硬度和耐磨性，可采取硬质阳极氧化方法，其溶液为草酸，但铝合金硬质阳极氧化具有硬度（HV250）、耐蚀性不高（中性盐雾测试240h）、同时硬质氧化工艺较复杂（槽液需更低温度）、膜层降低零件的疲劳寿命、铸造铝合金无法氧化处理等，大大限制了铝合金在有耐磨性要求部位的使用，这就使得微弧陶瓷处理提上日程。
试 验
材料：2024铝合金，采用WHD－100型微弧氧化电源对试样进行微弧氧化处理，电解液成分为：NaSiO4～9.5g／L， KOH1～3.1g／L。采用恒流模式，电流密度为8A／dm2，分别进行30，60，90，120min的微弧氧化处理，以制备不同厚度的微弧氧化陶瓷层，经检测微弧氧化膜层的厚度分别为61，62，97，121μｍ。
结果与讨论
１、Tafel极化曲线测试与膜层形貌分析
下图为铝合金基材、硬质阳极氧化及通过不同微弧氧化时间制的的陶瓷层的Tafel曲线。下表为图中相关电化学参数的拟合结果。
铝合金基材、硬质阳极氧化及微弧氧化陶瓷层的Tafel曲线
由极化曲线获得的电化学参数
图1为2024铝合金经不同微弧氧化时间制得的陶瓷层的表面形貌；图2为2024铝合金经 不同微弧氧化时间制得的陶瓷层的截面形貌。可以看出，铝合金微弧氧化陶瓷层表面呈现清晰可见的圆饼状结构，有大量呈火山口状的等离子放电痕迹。
图1 2024铝合金经不同微弧氧化时间制得的陶瓷层的表面形貌
图2 2024铝合金经不同微弧氧化时间制得的陶瓷层的截面形貌
可以看出，微弧氧化处理的铝合金样品耐蚀性能强烈地依赖于陶瓷层的厚度，陶瓷层越厚其耐腐蚀能力越强，与陶瓷层的组织结构生长特性密切相关。
２、动电位循环扫描
下图为不同微弧氧化时间制得的陶瓷层的动电位循环扫描曲线。可以看出，随着微弧氧化时间的延长，正反回扫面积减小，陶瓷层耐点蚀能力增强。此外，陶瓷层回扫曲线的腐蚀电位逐渐高于正扫的腐蚀电位，说明没有局部腐蚀倾向，抗点蚀能力增强。
不同微弧氧化时间陶瓷层动电位循环扫描曲线
３ 局部电化学阻抗分布（LEIS）
微弧氧化陶瓷层通常被认为是一种隔绝层，通过阻止或延缓水溶液渗入到金属基底与涂层的界面来达到保护金属免受腐蚀的目的。虽然水溶液总能通过因微弧氧化而在陶瓷层表面留下的未闭合的放电孔洞、微孔隙向陶瓷层内渗透；但只要水分没有到达陶瓷层／基底界面，那么涂层仍然还是一个隔绝层，起到隔离水与基底接触的作用。图3和4分别 是微弧氧化60min和90min的陶瓷层表面的局部电化学阻抗分布图。
图3 微弧氧化60min陶瓷层的局部电化学阻抗图
图4 微弧氧化90min陶瓷层的局部电化学阻抗图
对比图3和图4可见，陶瓷层在形貌上是一致的，为不均匀的凸凹状形貌。对应表面阻抗分布的岛型形貌，在微放电孔存在的地方，其阻抗值较小。
结 论
（1）微弧氧化处理的铝合金样品耐蚀性能强烈地依赖于陶瓷层的厚度，随着微弧氧化陶瓷层厚度的增加耐腐蚀能力增强，同时与陶瓷层的组织结构生长特性密切相关。陶瓷层越厚其耐腐蚀能力越强。
（2）随着微弧氧化时间的延长，陶瓷层回扫曲线的腐蚀电位逐渐高于正扫的腐蚀电位，说明没有局部腐蚀倾向，陶瓷层表面发生了再钝化，抗点蚀能力增强。
（3）采用局部电化学阻抗技术，获得了微弧氧化陶瓷层表面阻抗的分布图，铝合金微弧氧化陶瓷层表面的阻抗分布很不均匀，与其表面形貌一致；随着微弧氧化时间的延长，阻抗逐渐增大。