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摘要：随着我国经济不断的发展，工业发展越来越迅速，尤其是钢铁产业的发展速度更让人震惊。从以前钢铁严重依赖进口的囧境，到现在钢铁产量位居世界首位的现状，可以说我国的钢铁行业得到了跨越式的发展。但是，我国以前的发展大多是高耗能、高污染模式，钢铁产量虽然上去了，但是在钢铁生产过程中产生的污染却越来越严重，而且相对于总产量而言，我国优质钢铁的占比却很少。为了响应我国节能减排的号召以及应对当今世界资源短缺问题，许多钢铁企业开始思考新的发展道路。新时期我们要在保证我国金属材料需求的前提下减小对资源的浪费，同时提升金属材料的生产质量。于是现在市场中出现了大量的镁铝合金材料，这种材料相对于以往的钢材具有质量轻、强度高的优点，能以塑料的质量比重获得铝制品的强度，可以说这种材料的出现可以使我们以较少的原料生产更多的高质量产品。但是同时这种材料也有一个缺点，那就是它的耐腐蚀性较差。为了增强镁铝合金的耐腐蚀性，我们尝试在合金表面镀上一层薄膜，避免金属直接与空气接触，增强镁铝合金的抗氧化性。
关键词：铝合金；微弧氧化；防护性能
引言
铝合金的出现使我们找到了一种可以替代原有材料的轻质金属，并且在最近几年这种金属材料正在得到广泛的应用，我们生活中的许多门窗都是这种轻型铝合金材料，而且在汽车生产和电子器件生产中也会用到这种材料。虽然应用广泛，但是这种材料本身不耐腐蚀的特点却给它未来的发展蒙上了一层阴影。铝具有很高的化学活泼性，其平衡电位很低，与不同类型金属接触时易发生电化学反应。在室温下，铝表面与空气中的氧发生反应，形成氧化铝薄膜，但由于氧化铝薄膜为非晶态的、不均匀也不连续的膜层，不能作为可靠的防护装饰性膜层，因此其耐蚀性和耐磨性都很差。为了提高铝合金材料的耐腐蚀性和耐磨性，增强其使用性能，在工业生产加工中我们往往会通过阳极氧化或者化学氧化的方法，在金属表面镀上一层质地较硬、耐腐蚀性更强的氧化膜。但是，我们现在使用的阳极氧化所得的膜必须进行封闭处理，才能提高其耐腐蚀性，这样制备铝合金材料的效率就会大大降低。而如今在这种加工工艺基础上再次创新的一种制备氧化膜的方式可以大大提高生产效率，这种新型的氧化技术便是微弧氧化。
一、铝合金微弧氧化的特点
在金属防护中，我们最常用的便是通过镀膜的方法。铝合金材料也是通过镀膜的方式增强其抗腐蚀性和耐磨性，现在我们使用较多的是微弧氧化的方法，这种方法是在阳极氧化的基础上发展而来的。所谓阳极氧化便是通过电化学的方式，将铝及其合金置于相应电解液(如硫酸、铬酸、草酸等)中作为阳极，在特定条件和外加电流作用下进行电解，使阳极的铝或其合金氧化，表面上形成氧化铝薄层。
而这种方式制备薄膜的效率较低，通过人们的不断探索发现将阳极氧化的工作区域由普通的法拉第区域引入到高压放电区域，可以克服硬质阳极氧化的一些缺陷，而且也极大地提高了膜层的综合性能，这种方式便是我们所说的微弧氧化。通过这种方式我们发现生成的铝合金表面的硬度得到了大大的提升，耐磨性更强，同时比通过阳极氧化的过程更容易成膜，这种反应在常温下进行，操作方便，易于掌握。相比于阳极氧化需要更多条件来看，微弧氧化这种方式可以更加方便的对铝合金材料进行镀膜处理。当然，这种加工工艺也有其自身的缺点，在通过这种瞬时高压的制备方式进行生产时，会产生更大的能量损耗。但是这种加工工艺对于提高铝合金等轻质合金材料的耐用性确实有很大的帮助。
二、微弧氧化的防护性能验证
微弧氧化在理论上可以形成更厚的氧化层，也就意味着这种铝合金具有更好的耐腐蚀性，但是通过这种加工工艺形成的氧化层薄膜表面并非完全平整的，而是会出现一些不同尺寸的孔洞、封闭空腔和微裂纹，这些对于膜层的耐腐蚀性都有较大的影响。而在为铝合金镀膜的过程中如果镀膜厚度不均，那些较薄的微弧氧化膜层因其内部致密层所占的比例较少，无法有效的限制腐蚀溶液对膜层的渗透，就会影响整体的耐腐蚀性，整个铝合金材料的防护能力便会大大降低。在这里我们通过相关的实验来验证微弧氧化膜在腐蚀性较强的条件下的防护能力。
在实验中，我们选择镀膜厚度较薄的铝合金材料，通过观察在盐溶液中的腐蚀程度来判断其防护能力。由于在正常情况中，铝合金的腐蚀是一个缓慢发生的过程，而在实验中我们要观察实验结果，所以需要加快实验反映速度，可以采用封装电极的方式来加快铝合金在腐蚀性溶液中的反应速度。首先，我们将4组制备好的带有微弧氧化薄膜的铝合金制作程电极，每组有2个试样，其中一个试样经过密封处理，而另一个不经过密封处理。分别将其浸泡在相同浓度的盐溶液中，这4杯溶液2份是常温，另外2份是加热到70℃。将这四份实验样品分成A、B两组，A组是一个经过密封处理的试样和一个不经过密封处理的试样分别浸泡在常温溶液中，剩余的作为B组观察实验。在整个测试中，我们采用三电极体系，微弧氧化试样为工作电极，铂片为对电极，饱和甘汞电极作为参照电极。
图二、两种试样在70℃溶液中的界面电荷转移电阻图
铝合金镀膜可以分为内部紧密层和外部疏松层，在疏松层上会有许多的孔洞，这些孔洞便成为了其放电的通道。通过实验发现在这个镀膜厚度不同的铝合金材料上，镀膜较薄的地方，腐蚀性溶液容易进入放电通道，进而破坏内部的铝合金金属。而镀膜厚度较厚的地方，内部紧密层的厚度也较厚，可以很好的阻止外部腐蚀性溶液的进入，对内部金属起到了较好的防护作用。但是我们通过仪器分析发现，在常温盐溶液中的铝合金试样其自腐蚀电位在出现急剧下降的现象，而且十分接近没有经过镀膜的铝合金在该种盐溶液中的自腐蚀电位，这说明该盐溶液中的相关负离子已经渗透到薄膜内部，并与内部合金相接触。这样，整个铝合金的防护能力便失去了作用，铝合金的耐腐蚀性能大大降低。
但是我们发现另一组加热实验样品中的参数却有些不同，该溶液中带有微弧氧化膜的铝合金其自腐蚀电位没有急剧下降，并且阻抗值也没有出现明显的升高，这就说明外部的氧化膜对内部的铝合金材料起到了很好的防护作用。而出现这种实验现象的原因是微弧氧化膜具有一定的自修复能力，而这种能力与外界的温度有关，当外界温度高时虽然盐溶液中的负离子也对微弧氧化膜外层松散的部分有一定的腐蚀作用，但是腐蚀产物会在外层通道内发生水解沉淀，这样可以阻碍外部腐蚀性离子继续进入内部与铝合金金属发生化学反映，从而阻碍了金属的腐蚀，增加了其防护能力。
通过这个实验我们可以发现，在镀膜的过程中，我们要将微弧氧化薄膜均匀的镀在铝合金的表面，如果出现部分不均匀现象，会影响整个铝合金的防护能力。同时，镀膜的厚度不可以太薄，太薄的部分容易在盐性潮湿的环境中发生腐蚀现象。
结束语
铝合金作为现在工业生产和建筑工程中的一种不可缺少的材料，凭借其显著的优势越来越受到人们的关注。在某些生产过程中，与以往的重质金属相比具有明显的优势。而随着节能减排的发展方针的推进和资源短缺现象的日益严重，铝合金材料将进一步得到推广。微弧氧化的加工工艺为铝合金的日常使用增加了一层保护，不仅能够增加其耐腐蚀性能，还能更好的提升铝合金的耐磨性，使铝合金的使用效率大大提升。相信通过我们的不断探索和发展，铝合金的防护工艺将会更加完善。
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