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铝阳极氧化膜的耐碱腐蚀性及测试方

时间:2020-12-29 11:12
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    众所周知,铝阳极氧化膜在碱溶液中是不耐腐蚀的,正因为其腐蚀速度很快、试验数据较为分散,所以以往不将耐碱腐蚀性作为常规的铝阳极氧化膜检验手段,目前的国际标准也没有铝阳极氧化膜耐碱腐蚀性的要求,为此笔者曾经不推荐此项性能及相应的试验方法。我国标准2004版GB5237.22004提出过耐碱腐蚀性(即滴碱试验)的要求,虽然新版标准GB5237.2-2008I已经取消滴碱试验,鉴于正在修订中的国际标准将增加耐碱腐蚀性及其试验的内容,建议关注铝阳极氧化膜耐碱腐蚀性并改进其试验方法还是很必要的。

    铝阳极氧化膜耐碱腐蚀性试验方法,在旧标准GB5237.2-2004规定的滴碱法中,目视观察气泡发生来判别铝阳极氧化膜腐蚀穿透终点,实验的人为误差比较大。即使采用日本的仪器法检测(如测量电阻值),滴碱试验结果的规律性与封孔质量、CASS试验的结果的规律也很难完全对应, 因此GB5237.2一2008曾经取消了滴碱试验。由于我国国家标准和国际标准至今均未颁布滴碱试验方法的标准,如果读者需要全面了解有关耐碱性试验,其实验方法和试验程序的完整信息,目前可以参照我国标准GB/T8013.1-2007[6]或旧标准GB 5237.2-2004中的有关条款, 也可以直接参考日本工业标准JISH8681-1:1999[25] 以及即将颁布的铝及铝合金阳极氧化膜ISO国际标准。

    不管如何,铝阳极氧化膜耐碱腐蚀性毕竟是一项反映腐蚀性能的基本化学性质,至少可以从某个角度反映出铝阳极氧化膜的耐腐蚀性的品质。铝阳极氧化膜的耐碱腐蚀性是与膜的厚度、膜的孔隙率和封孔质量等物理化学性能相关的性能,而且试验结果与碱溶液浓度和环境温度等操作因素关系很大,为此制定统一的试验规范和操作程序还是很有必要的。日本耐碱性的试验方法标准,对于规范我国当前的试验方法,提高试验的灵敏度、精确度和重复性,为进一步形成我国的检测标准是有益处的。下面先介绍我国目前的目视观察法,然后将介绍日本标准规定的耐碱性测定方法,包括电阻仪测量的滴碱法和电动势法测量耐碱性两种试验方法。

    我国目前国家标准建议的目视观察法是基于以下实验现象:当氢氧化钠海参考。液滴在阳极氧化膜表面之后,阳极氧化膜将会被慢慢溶解,直至观察到气泡6.4.1逸出、表明铝阳极氧化膜已经被腐蚀穿透,氢氧化钠直接与金属铝反应生成了氢气,开始时铝阳极氧化膜与碱溶液反应生成偏铝酸钠和水,并没有气体逸础标出、其化学反应方程式可以表述如下:
Al2O3, ·xH2O+2NaOH——2NaAlO2+(x+1) H2O
    阳极氧化膜在溶解过程中,氢氧化钠溶液不断向氧化膜内部侵蚀,当氢氧1999化钠溶液腐蚀穿透铝阳极氧化膜,直至接触到基体金属铝表面之后,金属铝与阳极氢氧化钠溶液发生置换反应,在反应过程中将会有氢气析出而产生腐蚀冒泡.此时碱溶液与金属铝的化学反应方程式可表述如下:
2Al+2NaOH+2H2O—2NaAlO2+3H2
    因此观察到表面气泡析出表明铝阳极氧化膜已经被腐蚀穿透,记录腐蚀穿行,透阳极氧化膜的时间(s)长短即为耐碱腐蚀性好坏的标志,这个技术思路应的耐该是没有问题的,实验操作也比较简单,只是目视观察冒泡发生的误差比较氧大,人为的不可控制的因素比较多,为此测量的结果精确度比较低,从而带来较试验数据的重复性比较差。
    我国标准GB/T8013.1-2007[采纳了日本提出的耐碱腐蚀性及其试验较方法,但是当时考虑到简化试验装置和试验程序,参考GB5237.2-2004的规程定简化了滴碱试验程序。试验溶液的氢氧化钠浓度为100g/L,在35℃±1℃的为环境下,将10mg溶液滴到试样的表面,仍然规定目视观察液滴处开始冒泡,作为阳极氧化膜被腐蚀穿透的时间(s)。并且将阳极氧化膜的穿透时间(s)的长短,分为四个耐碱性级别,请见表6-18所示。

    尽管目视观察开始冒泡作为穿透时间似乎比较简单,不应该发生操作困难,但是由于主观因素毕竟很多,试验数据的重复性并不好,我国业者目前对于这个方法的操作程序存在较多争议,为此GB/T8013.1-2007还建议“仲裁检验时,应通过仪器准确测量阳极氧化膜被穿透的时间”。以下根据日本工业标准[25]介绍两种仪器方法测量铝阳极氧化膜穿透时间的试验方法,即电阻仪测量和电位差计(即电动势法)测量的试验方法,仅供改进目视法的参考。


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