原子力显微镜用于研究高浓度氯离子环境中铝合金的腐蚀与防护研究

铝及铝合金表面通常有一层致密的氧化膜，主要成分为非晶态的A12O3，其厚度约为5～200nm，它阻碍了铝表面和周围介质的化学反应，使得铝及其合金在通常情况下具有良好的耐腐蚀性。铝及铝合金的抗腐蚀能力决定于这层氧化膜的完好程度和破裂后的自修复能力。当与铝及铝合金接触的化学物质足以使氧化膜中的任何破裂得以修复时，铝合金的耐蚀性就可以保持下来并得到增强。点蚀是铝及铝合金腐蚀的主要形式。点蚀起因于表面钝化膜的局部破坏，溶液中的氯离子对钝化膜的破坏作用尤其强烈。因此，研究高浓度氯离子环境中铝合金的腐蚀与防护，可以更好地解决铝材构件的腐蚀和防护问题。虽然电化学实验方法简便，并可以说明缓蚀剂的缓蚀效果，但对其能否准确表征缓蚀剂的缓蚀效果仍存有争议。原子力显微镜(AFM)通过测量针尖与样品表面微弱相互作用力来测量样品表面形貌[2,3]，通过AFM可以观察到铝合金表面氧化膜的完整与否，因此能够判定缓蚀剂对铝合金在高浓度氯离子条件下的防护效果。本文应用AFM对高浓度氯离子条件下铝合金表面腐蚀层进行研究，评价三种缓蚀剂分别或协同使用时对铝合金的缓蚀效果。

研究材料为Y112型铝合金，将其制备成工作面积为1×1cm2的研究电极,工作面积以外的部分用环氧树脂封装。工作面用1800目水砂纸打磨平整，至无可见划痕并用去离子水清洗，自然干燥后在室温下浸泡于添加有不同缓蚀剂的25%(w/w)氯化钙基础溶液中，经过22小时后取出，表面用去离子水清洗干净并自然干燥后用于ATM实验。使用上海爱建纳米科技发展有限公司生产的AJIII型原子力显微镜进行原子力显微实验。实验所用溶液中几种缓蚀剂的添加量与添加种类，所有浓度均为质量百分比浓度。张胜涛等高浓度氯离子溶液中Na2MoO4、NaNO2和BTA对铝合金缓蚀的AFM研究。

各个实验溶液中缓蚀剂的添加量与添加种类

加入0.20%Na2MoO4可以对高浓度氯离子条件下的铝合金起到较好的缓蚀作用；由于BTA覆盖层不能在铝合金表面实现100%的覆盖，加入0.20%BTA后加速了BTA覆盖层缺陷处的点蚀，使Na2MoO4的缓蚀效果下降；虽然NaNO2单独使用能使铝合金表面形成致密的氧化膜，但其与BTA的协同作用的效果并不理想，0.20%Na2MoO4和0.20%BTA的协同作用效果要优于0.15%NaNO2和0.20%BTA的作用效果。

原子力显微镜测试铝合金表面腐蚀形貌得出的结果表明，本文采用的三种缓蚀剂对铝合金在高氯离子溶液环境中均有一定缓蚀效果。但是，不同缓蚀剂提高铝合金抗腐蚀能力的程度是不相同的，不同缓蚀剂配合使用改善铝合金的抗腐蚀能力有一些独特的优点，但是也存在同时使用几种缓蚀剂后反而降低缓蚀能力的情况，因此在选用缓蚀剂时不仅应该考虑它们独自的缓蚀能力，而且还应该分析它们协同作用的效果。

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