用电化学交流阻抗法研究铝合金表面稀土转化膜

D0I:10.13374/i.issn1001053x.2001.04.009 第23卷第4期 北京科技大学学报 VoL23 No.4 2001年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Ag2001 用电化学交流阻抗法研究铝合金 表面稀土转化膜 王新东 武世民刘艳芳 孙根生 段淑贞 北京科技大学冶金学院物理化学系，北京100083 摘要应用电化学阻抗谱E$)研究了铝合金表面稀土膜的成膜过程和机理，并通过测试极 化曲线，比较了不同极化电位、不同pH值对膜层耐蚀性的影响.结果表明在铈盐溶液中可在铝 合金表面成膜，与成膜过程相对应的EIS变化清楚地显示膜层的变化.转化膜层具有良好的耐 蚀能力. 关键词 交流阻抗：稀土转化膜；腐蚀；铝合金 分类号 0646.54;TD856;TG174.453 化学转化膜处理是铝合金表面防蚀处理的 Ti.工作面积为1cm,其余部分用有机胶封嵌， 重要方法之一.常用的铬酸盐转化膜虽然操作 工作面用水砂纸打磨至1200目，再经丙酮清 简单，但使用铬酸盐带来的环境污染使这类转 洗，置于成膜液中成膜.在整个实验过程中，用 化膜的应用受到了限制.国内外近几年就稀 交流阻抗技术监测膜层的变化.交流阻抗测试 土盐类对铝合金的防蚀作用进行了研究，提 采用英国Solartron公司的1280B电化学综合测 出了稀土转化膜替代传统的铬酸盐处理的可能 试仪，所加正弦波电位幅值为10mV,频率扫描 性山然而，采用传统的电化学方法如电极电 范围为10kHz0.05Hz. 位、极化曲线等测试方法只能研究其应用性能， 1.1自然腐蚀电位下的交流阻抗测试 对其成膜过程的研究却受到了限制，而电化学 成膜溶液为：(1)Ce(NO:)溶液，含量5×10-3， 阻抗谱(EIS)方法则显示出其独特的优点.交流 pH值为5.1；(2)CeCl,溶液，含量5×10-3，pH值为 阻抗法以测得的很宽频率范围内的阻抗谱来研 4.0.将待测试样放在成膜溶液中并稳定1h后， 究电极系统，因而能比其他常规电化学方法得 进行交流阻抗测试 到更多的动力学信息和界面结构信息，故已在 12阴极极化下的交流阻抗测试 电极过程及电极表面过程研究中得到广泛的应 自然腐蚀电位下的EIS谱图虽然能很好地 用.同时该方法采用小振幅的正弦波扰动信号， 表征自然腐蚀状态下的成膜过程，但却不能反 不会使成膜体系在测量过程中发生大的改变， 映出阴极过程的反应特征.因此本文分别测 故可以在不同电位下进行反复的测量. 定了不同pH值的Ce(NO溶液的阴极过程EIS 谱图. 1实验 13耐腐蚀性能测试 成膜溶液为不同pH值、质量分数为5×10~3 利用Solartron公司的1280B电化学综合测 的Ce个NO)为和CeCl,溶液.电化学测试采用三电 试仪测定成膜试样和棵试样在3.5%NaCl溶液 极体系：辅助电极为光谱纯石墨棒，参比电极为 中的稳态极化曲线，求出其腐蚀速度.辅助电极 饱和甘汞电极，工作电极为铝合金试样.铝合金 为Pt片，参比电极为饱和甘汞电极，试样暴露 中其他成分（质量分数）为0.1%C,0.45%Mg,0.1% 面积为0.2cm2,起始电位约为自然腐蚀电位以 Mn,0.35%Fe,0.40%Si,0.10%Zn,0.10%Cr;0.10% 下250mV,终止电位在自然腐蚀电位以上500 收稿日期200101-12王新东男，39岁，散授，博士 mV.测量前试样在介质中稳定180s,扫描速度 *国家自然科学基金资助项目(No50074003) 为0.167mV/s

第 23 卷 第 4 期 2 0 1 年 8 月 北 京 科 技 大 学 学 报 oJ u . 曰 of U. 城. 勿 。 f cs 触. ec . 叼 1权卜. 。 协盯 决幼加 g Vo L2 3 N 0 . 4 A . .g 20 1 用 电化学交流 阻抗法研究铝合金 表面稀土转化膜 王 新 东 武世 民 刘艳芳 孙根生 段淑 贞 北京科技大学冶金学院物理化学系 , 北京 1 0() 0 8 3 摘 要 应用 电化学 阻抗谱仍15) 研究 了铝合金表面稀土膜 的成膜过程和机理 , 并通过侧试极 化曲线 , 比较了不 同极化电位 、 不同 PH 值对膜层 耐蚀性的影响 . 结果表明在饰盐溶液中可 在铝 合金 表面 成膜 , 与成膜过程 相对应的EI S 变化清楚地显示膜层 的变化 . 转化膜层具有 良好的耐 蚀能力 ` 关扭词 交流阻抗; 稀土转化膜; 腐蚀 ; 铝合金 分 类号 0 64 6 . 54 ; T D 8 56 ; T G 174 . 4 53 化学转化膜处理是铝合金表面 防蚀处理 的 重要方法 之一 常用 的铬酸盐转化 膜虽然操作 简单 , 但 使用铬酸盐带来 的环境污染使 这类转 化膜 的应 用 受到 了 限制 . 国 内外 近几 年 就稀 土盐类 对 铝合金 的 防蚀作 用进 行 了研 究 , 提 出了稀土转化 膜替代传统 的铬酸盐处理的可能 性 `1, ’ 1 . 然而 , 采用传统 的电化学方法 如电极 电 位 、 极化 曲线等测试方法只能研究其应用性能 , 对其成膜过程 的研 究却受到 了限制 , 而 电化学 阻抗 谱 (lE s) 方 法则显示 出其 独特 的优点 . 交 流 阻抗法 以测得 的很宽频率范 围内的阻抗谱来研 究 电极 系统 , 因而能 比其他常规电化学方法得 到更 多的动力学信息和界面结构信 息 , 故 已 在 电极过程及 电极表面过程研究 中得 到广泛的应 用 . 同时该方法采用小振 幅的正弦波扰动信号 , 不会 使成膜体 系在测量 过程 中发生大 的改 变 , 故可 以 在不 同电位 下进行反复 的测量 . 1 实验 成膜 溶液为不 同 p H 值 、 质量分数 为 5 、 1 -0 , 的 C e困0 3 ) , 和 C eC 卜溶液 . 电化学测试采用三 电 极体 系 : 辅助电极 为光谱纯石墨棒 , 参 比电极 为 饱和甘汞 电极 , 工作 电极为铝合金试样 . 铝合金 中其他成 分 (质量分数 )为 0 . 1% C, .0 45 % M g , 0 . 1% M n , 0 . 3 5 % F e , 0 . 4 0 % 5 1 , 0 . 10 % Z n , 0 . 10% rC ; 0 . 1 0% 收 稿日期 2 0 1刁卜 12 王新东 男 , 39 岁 , 教授 , 博士 * 国家 自然 科学基金资助项 目( No s o 74 0 3) iT . 工作 面积为 l e m Z , 其余部分用有机胶 封嵌 , 工作面用水 砂纸 打磨 至 1 2 0 目 , 再经丙酮 清 洗 , 置于成膜液 中成膜 . 在整个 实验过程 中 , 用 交 流阻抗技术监测 膜层的变化 . 交流阻抗测试 采用英 国 S ul 越tr o n 公 司的 12 8 0B 电化学综合 测 试仪 , 所加 正弦波 电位幅值为 10 m V , 频率扫描 范 围为 10 妞-2 .0 05 12 . L l 自然腐蚀电位下的交流阻抗侧试 成膜溶 液为 : ( l) C e困0 3万溶液 , 含量 sx lo 一 3 , 声 值为 5 . 以2) C e C卜溶 液 , 含量 sx lo 一 3 , PH 值为 .4 0 . 将待测试样 放在成膜溶 液 中并稳定 l h 后 , 进行交 流阻抗 测试 . 1 .2 阴极极化下的交流阻抗洲试 自然腐蚀 电位 下的 IE S 谱 图虽然 能很好 地 表征 自然腐蚀 状态下 的成膜 过程 , 但却 不能反 映 出 阴极 过 程 的反应 特征 . 因此 本文 分别 测 定 了不 同 PH 值 的 C e困0 3 ) , 溶液 的阴极过 程 lE s 谱图 . 1 3 耐腐蚀性能测试 利用 S of 田tr o n 公 司的 12 80 B 电化学 综合测 试 仪测定成膜试样 和裸试样在 3 . 5 % N a C I 溶 液 中的稳 态极化 曲线 , 求出其 腐蚀 速度 . 辅助电极 为 tP 片 , 参 比电极为饱和甘 汞电极 , 试样暴 露 面积为 .0 2 c耐 , 起始 电位 约为 自然腐蚀 电位 以 下 2 50 m V , 终止 电位在 自然腐蚀 电位 以 上 5 0 m V . 测量前试样在介 质 中稳定 180 5 , 扫描速 度 为 0 . 1 6 7 m V / s · DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2001. 04. 009

VoL23 No.4 王新东等：交流阻抗法研究铝合金表面稀土转化膜 ·321· 2结果与讨论 迁移时受到的阻力的大小，C(CPE-T)则是膜电 2.1自然高蚀电位下的EIS谱图 极反应时非法拉第电流的充放电双电层电容， 图1(a)和b)为铝合金试样在pH值为5.1 与膜表面的粗髓度成反比.在浸泡2h时，由于 R,值较小，可认为电极表面呈活性溶解状态. 的5×10-℃eNO溶液中，于自然腐蚀电位下不 经过13h后，计算得到R,676232,CPE-T为 同成膜时间的yquist图和Bode图.图1(a)中曲 线的容抗弧半径在开始成膜阶段随时间延长而 1.39×105F.这是因为随着时间的增加，膜不断 增大，至一定时间后，则基本上不再变化.浸泡 增厚，这必然使电化学反应速度降低，离子迁移 难度增大，因此R,值增大.由于膜的增厚及其 2h测得的阻抗图的高频部分为1个半圆，低频 表面的不断均匀稳定，导致C(CPE-T)减小.再 条件下，几乎是一条直线.由此可以推知，这是 经过更长时间的测量，如96h,体系已变成钝态， 一个电化学极化和浓差极化同时起作用的混合 控制.此时的等效电路为图2所示 表明铈的转化膜已经形成，电极表面膜的溶解 一生长已达到动态平衡，其等效电路如图3所 10.d -0-2h ·96h (a) 示. --7h -160h -0-13h CPE 7.5 0mX/.2 5.0 图3浸泡6血的等效电路图 2.5 Fig.3 The equivalent circult for 96 hours 2.5 5.0 7.5 10.0 图4(a)和b)分别示出铝合金试样在pH值 2/×10 为4.0的5×10-℃eCl,溶液中于自然腐蚀电位下 1000 不同成膜时间的lyquist图和Bode图. 100 表1和表2分别为以上两种条件下E$谱 10 图等效电路参数 -75 -3 -o-2h 96h (a) -50 7h 年-160h ·o13h 0 0-210-110°10'1021031010 f/Hz 000 图1不同成膜时间的(a)Nyquist图，b)Bode图 Fig.1 (a)Nyquist and (b)Bode graphs of the film (pH=5.1) at various times 0 2 3 Z/×10 R CPE 1000 (b) R 100 018/2 0 图2漫泡2弘的等效电路图 -75 Fig.2 The equivalent circuit for 2 h -50 -25 图中R为溶液电阻，CPE为用常相位角元件 0 25 来模拟双电层，成为弥散效应，R,为电化学反 10-210-110°10102101010 应的极化阻力，形。为Warburg阻抗.电路参数经 f/Hz 计算R,=214.202,CCPE-T)=2.33×10℉，R,= 图4不同成膜时闻的(a)Nyquist图，)Bode图 ,317772.R反映的是膜中离子在电场作用下 Fig.4(a)Nyquist and (b)Bode graphs of the fllm(pE=4.0) at various times

节吐刀 N O . 4 王新东等 : 交流 阻抗法 研究铝 合金表 面稀土转 化膜 2 结果与讨论 .2 1 自然腐蚀 电位下的 E sl 讲圈 图 1 ()a 和 助为铝合金试样在 HP 值为 5 . 1 的 5 ` 10 一 ℃ e伽 q ) 3溶液中 , 于 自然腐蚀 电位下不 同成膜 时间的 Ny qul st 图和 B od e 图 . 图 1 a() 中曲 线 的容抗弧半径在开始成膜 阶段 随时间延长而 增 大 , 至一定时间后 , 则基本 上不再变化 . 浸泡 Z h 测得 的阻抗 图的高频部分为 1 个半 圆 , 低频 条件下 , 几乎是一条直线 . 由此可以推知冈 , 这是 一个电化学极化 和浓差极化 同时起作用的混合 控制 . 此 时的等效 电路为 图 2 所示 . 峨卜 Z h , . . 7 h · 0 · 13 h 刁刁 6 h . . ~ 16 0 h 迁移时受到的阻力 的大小 , 以 CP E 一 )T 则是膜 电 极反应 时非法拉第电流的充放 电双电层 电容 , 与膜表 面的粗糙度成反 比 . 在 浸泡 Z h 时 , 由于 凡 值较小 , 可认为 电极 表面呈活性溶解状态 . 经过 13 h 后 , 计算得 到 凡荀7 6 2 3 。 , C P E 一 T 为 1 . 39 K 10 一 , F . 这是 因为 随着 时间的增加 , 膜不断 增厚 , 这必然使电化学反应速度降低 , 离子迁移 难度增大 , 因此 RP 值增大 . 由于膜 的增 厚及其 表面的不断均匀稳定 , 导致 以C PE 一 )T 减小 . 再 经过更长时间的测量 , 如 % h , 体系已变成钝态 , 表明饰 的转化膜 已经形成 , 电极表 面膜 的溶 解 一生长 已达到动态平衡 , 其等效 电路如图 3 所 示 . \ C PE 兰X 冈 5 , 0 一- 又厂一一 一- 八R, 0 2 . 5 5 . 0 Z , / x 10 一 4 7 . 5 10 . 0 圈 3 没泡 % h 的等效电路圈 F址J n e 阅. 加创抽. t e 阮 . 胜fo r % 血o u . 图 4 (a) 和 伪) 分别示 出铝合金试样在 PH 值 为 .4 0 的 sx lo 一 ℃eC I , 溶液 中于 自然腐蚀 电位 下 不同成膜时 间的 Ny qul st 图和 B do e 图 . 表 1 和表 2 分别 为 以上两种条件下 EI S 谱 图等效 电路参数 . 州b x 两/ 霎习合 . 心 . Z h . . 卜 7 h · 0 . 13 h .心卜 9 6 h ~ . ~ 1 60 h 一 b一x 、 `闪 -25-750 0 f / H z 圈 1 不 同成 膜时间 的 加) 脚q .l is t 圈 ,伪) B o d e 圈 F龟 . 1 .( )N y q l 峨 一d 向 B目e g口P血5 Of ht e 川. (p:H巧 . 1) a t v a ir o 此 廿. es 2 Z , / x 104 3 4 \ C PE 巩 010 10 1 -7s50-25 25。 八 。 蓄 七州x 、 ` Z 圈 2 祖泡 2血的等效电路圈 F地 . 2 几 e 叫. 加 . 触一 t e如℃ u i t 加r Z h 图 中.R 为溶液 电阻 , C P E 为用常相位角元件 来模拟 双电层 , 成为弥散效应 , 凡为电化学反 应 的极化阻力 , 夙 为 从佃由. 唱 阻抗 . 电路参数经 计算.R = 21 .4 20 。 , 以C PE 一 )T = .2 3 3 、 10 一 , F , 凡= ,3 1 7 7 7 Q . R . 反 映 的是膜 中离 子在 电场作 用下 …洲户、 ` 10 一 2 10 一 , 10 1 0 , 10 2 10 , 10 ` l护 f / H z 圈 4 不 同成腆时 间的 伺 Ny q山t 圈 , 何 B O d e 圈 F电 . 4 .( ) N y q . 如t . 砚 助 肠闭. 曰m 州助 of 山e 川. 勿R叫 . 0) . t v a ir o n s 目. es

◆322◆ 北京科技大学学报 2001年第4期 表1自然腐烛电位下ES谱图等效电路参数（条件：5×10CeN0h溶液，pH=5.1) Table 1 The elements of the equivalent circuit at open circnit potential (5x10CeNO,),pH-=5.1) t/h R,/O CPE-T/F CPE-P R/n W-R/Q W-P w-T 2 214.20 233×10- 0.85 31777 5225 0.51 3.08 7 213.20 1.75×10-3 0.85 52205 51.16 0.03 0.50 13 161.80 1.42×10-5 0.86 65080 96 151.80 4.97×106 0.84 84637 160 308.10 439×10-6 0.84 94039 表2自然腐蚀电位下EIS谱图等效电路参数（条件：5×10℃©Cl,溶液，PH=4.0) Table 2The of the equivaleat cia open circnit potential(5x10CeCh,p-4.0) h R,/R CPE-T/F CPE-P R/n W-R/Q W-P W-T 1 291.30 2.23×10 0.92 27036 18 247.20 2.17×10- 0.74 32966 24 239.90 2.26×10 0.66 47886 90 513.20 9.42×106 0.70 46254 148 494.20 9.24×10-6 0.71 43085 1203 0.26 0.47 224 317.40 9.86×106 0.71 43244 ◆W-P,W-T为warburg阻抗参数因子 2.2阴极极化条件下的ES谱图 4 ◆-100mv 图5为铝合金试样在质量分数2×10~3，pH -。-200mV 分别为5.0,6.0,7.0的Ce(NO)溶液中的阴极极 -3 ◆-300mV 化曲线.由图中可以看出其析氢电位分别约为 200,280和400mV(相对于开路电压).因此控 制电位在其各自的析氢电位附近作阴极过程 EIS谱图（如图6~8所示），可以明确地反映出阴 y000 极过程的特征 2.3极化曲线测量 图9为铝合金裸试样和成膜试样在3.5% 3 5 NaCl溶液中测得的极化曲线.用Tafel直线外推 Z/×10° 法可以求出样品的腐蚀电流密度=2.5×10-6 图6pH5.0,Ce(NO,),溶液阴极过程EIS谱图 A/cm,=8.0×10-A/cm2,3=9.0x10-7A/cm2,4= Fig.6 The EIS graph of cathodic step in Ce(NO,)solution 3.0x10~Acm,可见稀土膜增加了铝合金的耐蚀 (pH=5,0) 性能. -2 --200mV 10-4 +-300mV 10- OIx/ -0-400mV pH-6.0 价 106 --,pH-60 0000 ==.pH=7.0 10- 10- 10- 2 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 Z'/×10 E/V 图7pH6.0,CNO,小溶液阴极过程EIS谦图 图5空白铝合金试样的阴极极化曲线 Fig.7 The EIS graph of cathodic step in Ce(NO,)solution Fig.5 Cathodic polarization carves of Al alloy at various (pH=6.0) pH values

. 32 2 . 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 1年 第 4期 衰 1 自然腐蚀 电位下 E招 谱圈等效电路 今数 (条 件 : 5 x1 0 一犯 e侧 0加 溶液 , p E卜5 . 1) aT b le I hT 二卜. . st of ht e 叫刘污a le . t c 扮c . 能 a t o碘. e 放 u it op et . 血l ( s x 10 一 3 C e( N 0 承 . p H绪 . 1) 北 尺 I Q 2 14 . 2 0 2 13 . 2 0 16 1 . 80 15 1 . 8 0 30 8 . 10 C P E’- L下 2 33 x l 0 一 , 1 . 7 5 x l 0 一 , 1 . 42 x l 0 一 , 4 . 97 x l 0 一 6 4 39 x l 0 一` C P B -P W一R / Q 0 . 85 0 . 85 0 . 86 0 . 84 0 . 84 凡 / Q 3 1 7 77 5 2 2 0 5 6 5 08 0 84 6 3 7 94 03 9 52 25 5 1 . 16 W 一 P 0 . 5 1 0 . 0 3 W se T 3 . 0 8 0 . 5 0 %1327 160 衰 2 自然腐 蚀 电位下 E ls 讲圈 等效电路参傲 (条件 : S x1 0 一 3 C e C` 溶液 . p:H叫刀 ) 几b le Z 比 、 . k . e . st o f ht e 哪 扮咖 t c i洲户 . t oP e n c放 .I it 妙et n au l (S x 10 一℃eC ` .R / Q 29 1 . 3 0 2 4 7 . 20 23 9 . 9 0 5 13 . 2 0 4 94 . 20 3 17 . 4 0 C P-E 丁 F/ 2 . 23 x l 0 一 , 2 . 17 x l o 一 , 2 . 2 6 x 1 0 一 , 9 . 4 2 x 10 一 6 9 . 2 4 x l 0 一 6 9 . 86 x l 0 一` C P E一 P 凡 I Q 2 7 0 36 32 9 66 4 7 886 46 2 54 4 3 0 8 5 43 2 44 W一 R / Q W 一P p E卜闷 . 0) W` T 0 . 9 2 0 . 74 0 . 66 0 . 70 0 . 7 1 0 . 7 1 1 2 0 3 0 . 2 6 0 . 47 弓 . r、, J ó月呀01 142公列nI b月x / ` Z . w -P, W ` T为 w的叱 阻抗参数因子 .2 2 阴极极化条件下的 E ls 谱图 图 5 为铝合金试样在质量 分数 xZ lo 一 , PH 分别 为 5 . 0 , .6 0, .7 0 的 C e伽 q ) , 溶液 中的阴极极 化 曲线 . 由图中可以 看 出其析 氢电位分别约为 20 0 , 28 0 和 40 0 m v ( 相对 于开路电压 ) . 因此控 制 电位 在其各 自的析氢 电位 附 近作阴极 过程 E ls 谱图( 如 图 6 一 8 所示 ) , 可 以 明确地反 映出阴 极过程 的特征 . .2 3 极化 曲线测 , 图 9 为铝合金 裸试样和成 膜试样 在 3 . 5% N aC I溶液 中测得 的极化 曲线 . 用 几免 1直线外推 法 可 以 求 出样 品 的腐蚀 电流 密度 i , 二 .2 x5 1 -0 ` 刃c亩 , 九= 8 . 0 x 10 - .刀c m Z , 石= .9 0 x 10 - ,刀c m Z, ` ; = 3 . 价 10 一 S A/ c耐 ,可见稀土膜增加 了铝合金的耐蚀 性能 . 一 l 闷卜 一 10 0 m -3 , 一 20O m V . 卜 一 30 0 m V 尹 . -2 一 }产 ’ 。 如 \ 0 俘— 一 . — 一 - 一 ~ -` 一一一习 0 1 2 3 4 5 Z , / x l少 圈 6 p H 乐0 ,c e (N 0承落 液 阴极过 程 E ls 讲圈 F哈 6 T址 E ls gr aP h of .c ht o d i c st 印 恤 C e( N 0 承幼】. 伽 n 印 R= .5 0 ) 砚 + 一 2 0 m V ~ . ~ 一 3 0 m V · 卜 一 4 00 m V ù , lO x 、 `、 Z . - . - . . . , 、 -.1.·l 0 价目 荟 1 0 一7 1 0 一 之 “ 、 、 10 一 , l 二 l 一 2 . 0 一 1 . 5 一 1 . 0 一 0 , 5 E / V 圈 5 空 白铝 合金 试样的明极极化 曲钱 F ig . 5 C a 比。 d i c po al r b , iot n ca r v e 月 of lA a l o y at va ior us P H v a lu e s 0 . ` . e . es . 司 . l es . - we es ` - . ~ es 一曰 0 1 2 3 Z , / x l 护 圈 , p H .6 O , C 喊N O 小落液阴极过程 E ls 讲圈 F抽 . 7 T h e E I S g r a p 巨of . 恤侧吐c s te P 加 C e( N 0 ,卜即加如 . 印R场 . 0)

VoL23 No.4 王新东等：交流阻抗法研究铝合金表面稀土转化膜 323 -2 0--300mV 4 -5 ◆--400mV -c--500mV 6 00 -1 000 8 -9 8 -10 10- 10- 106 10-4 /(A.cm) 1 2 图9铝合金试样在3.5%NaC溶液中的极化曲线 Z/×10 成膜条件：曲线1E-1.0V,t=5h,[CeC-2×10曲线2E 图8pH7.0,CeNO溶液阴极过程EIS谱图 =1.2V,t=5h,[CeCl=2×10曲线3E=1.5V,5山，CeCl= Fig.8 The EIS graph of cathodic step in Ce(NO,),solution 2×10;操试样：曲线4[CeC=2×10-3 (pH=7.0) Fig.9 Polarization carves of Al alloy in 3.5%NaCl solution 2结论 参考文献 1 Arnott D R,Hinton B R W,Ryan N E.Cationic-Film-For- (1)应用电化学阻抗谱图(EIS),并结合等效 ming Inhibitors for the Protection of the AA7075 Alumin- 电路参数计算，可以明显地看出铝合金表面铈 um Alloy Against Corrosion in Aqueous Chlonde Sol- 膜形成和成膜机理. ution.Corrosion,1989,45:12 (②)极化曲线测定结果表明，铝合金表面形 2 Hinton B R W.Corrosion Inhibition with Rare Earth Metal 成的稀土转化膜具有良好的抗蚀性能. Salts.Journal of Alloys and Compounds,1992,180:15 3李获.电化学原理北京：北京航空航天大学出版社， 1989 An AC Impedance Characteristics of the Cerium Oxide Film Formed on the Aluminum Surface WANG Xindong,WU Shiming,LIU Yanfang,SUN Gensheng,DUAN Shuzhen Deparmentt Physical Chemistry,UST Beying,Beying 100083,China ABSTRACT Electrochemical impedance spectroscope(EIS)of aluminum alloy in ceric solution was in- vestigated to study the film formation.The corrosion resistance of aluminum coated with ceric films was also disscused.Typical EIS spectral changes were clearly observed during the film formation processes.EIS results indicated that ceric film can form on the aluminum surface by chemical treatment and cathodic polarization treatment.The film has good corrosion resistance. KEY WORDS impedance;cerium oxide film;corrosion;aluminum alloy

V 七L 23 N 0 . 4 王新 东等 : 交流 阻抗法研 究铝 合金表 面稀 土转 化膜 . 3 23 . . ` 1 4 内j - . - ~ 门二J 尸 才 A、闰 阅卜一 30 0 m V . . . 一4 0 m V . 卜 一 5 0 0 m V 刁 曰曰J 气. . . . t 月 . , . 、 、 、 、 é|l0we |匕 礴-5巧7书 一 乙叫x / .N 、 `,、 .`、 、 二0 0 心<卜 、 J 的加、 0 0 _ 勺 、 、 } -9 、 l 一 10 10 一` 10 一 6 10 一 4 0 1 2 3 Z , / x 1 0 ` 圈 8 p R .7 O , C e侧0 3 )3 溶液 阴极过 程 E ls 谱 图 F ig . 8 T h e E I S g ar Ph o f ca ht od ic s6t P 恤 C e 卿0 3 ) 3 s o lu 廿0 . ( p H = 7 . 0) : (A/ · cm 一2 ) 图 , 铝 合金 试样在 .3 5% N a O 溶液 中的极化 曲线 成 膜条 件 : 曲线 1于 l . O M t , s h , [ C e C ` l月 x 1 0 一 3 : 曲线 Z E = l . Z V, t芍 h , 【C e C ` l月 x 10 一 3 ; 曲线 3乒 1 . S V, =t s h , 【C e C ` l = Z x l o 一 3 : 裸试 样 : 曲线 4 [ C eC L】习 x l o 一 3 F 哈9 P Ol a r恤iot n e a vr es o f lA a】I o y i . 3 . 5 % N a C l s o l u t iO 。 2 结论 (l) 应用 电化学阻抗谱图( IE S ) , 并结合等效 电路参 数计算 , 可 以 明显地看 出铝合 金表面饰 膜形成 和成膜机理 . (2 ) 极化 曲线测定 结果表 明 , 铝合 金表面形 成 的稀 土转化膜具有 良好 的抗蚀 性能 . 参 考 文 献 1 A rn o t D 民H in t o n B R w, yR an N E . C at i o in c一 i ln 一 or - m ign Ihn ibiot sr of r ht e R o t e c ti o n o f ht e A A 7 075 A】u m i-n um Al of y A iga sn t C o or s i o n in A q ue o us Cih o n d e 5 0 1 · iut o n . Co r r o s i o n , 19 89 ,4 5 : 12 2 Hi n l o n B R W{ C o r o s i o n 1 n h ib l t ion w iht R ar e E a rt h M e at 1 S a lst . J o u m a l o f A lloy s an d Co m P o u n d s , 19 92 , 180 : 15 3 李荻 . 电化学原理 . 北 京 : 北 京航空 航天 大学 出版社 , 19 89 A n A C l m P e d an c e C h 田傲 e t ier s ti e s o f ht e C e r i u m 0 x ide F ilm F o mr e d o n ht e A l u 比n i n 切m S ur af e e 洲刀G 力介n do gn , 甲 U hS im i gn, IL U aY ofn gn , S〔j N G e n s h e gn, D UA N hS uz h en 氏 p amr e n t P衍 s l cal Ch em 一 s ytr ) U S T B e lj m g , B e lj mg 1 0 0 0 8 3 , C h 一n a A B S T R A C T E l e e otr c h e m i e al im Pe id 垃 e e sP e c tr o s e op e ( E I S ) o f a l um in 切m a ll o y in c e ir e s o l u t ion w as in - ve ist g at e d ot s ut dy ht e if ln fo mr iat on . Th e e o or s ion er s i s t a n c e o f al um i n um e o 毗d w iht e e ir e if ln s w a s a l s o id s s cu s e d J 扮p i c a l E I S SP e c tr a l c h an g e s we r e e l e ar ly ob s e ver d d而n g ht e if lm fo mr iat on P r o e e s s e s . EI S r e s ul t s i n d i c at e d t h a t e e ir c if ln e an fo mr o n t h e a l um i n 切 nr sur fa e e b y e he m i e a l etr a t m 时 an d e hat o id e Po l iar 刃戒ion etr a 七n e in . Tb e if ln ha s g o d e o mr s i o n er s i s at n c e . K E Y W O R D S 油pe 山m e e ; e e n 切m o 劝de if ln ; e o r o s ion : a l um l n 切nr a ll o v