2023-05-08
铝合金表面钝化膜的破裂主要与氯离子和钝化膜的相互作用有关，氯离子在钝化膜表面的吸附是引起钝化膜失效的第一步。然而，氯离子与钝化膜之间的作用受到钝化膜的成分、结构的影响。当铝合金中的合金化元素出现在钝化膜中时，氯离子的吸附行为会发生改变，造成钝化膜耐蚀性不同。
课题组成员计元元系统研究了1060、2024和5083铝合金在柠檬酸溶液中形成的钝化膜的成分及其在含氯溶液中的耐蚀性，并结合第一性原理计算对Cu、Mg掺杂的钝化膜结构以及氯在钝化膜上的吸附行为进行了模拟，揭示了钝化膜成分和结构差异对其耐蚀性的影响机理。
图 1. Cl在未掺杂表面和Cu/Mg掺杂的γ-Al2O3(110)表面的吸附构型及态密度
主要结论如下：
1. 在柠檬酸溶液中恒电位极化60分钟后，1060工业纯铝、2024和5083铝合金表面均形成了钝化膜；2024和5083铝合金钝化膜中存在铜元素和镁元素。
2. 在含氯溶液中浸泡4小时后，1060工业纯铝钝化膜耐蚀性最好，2024铝合金钝化膜耐蚀性最差。
3. 第一性原理计算结果表明，铜和镁的掺杂均使得钝化膜的结构变得疏松，并增加钝化膜表面电子活性。
4. 铜和镁掺杂后，氯在钝化膜上的吸附位点发生了改变。同时，氯吸附减弱了钝化膜表面金属原子和氧原子的相互作用，造成钝化膜失效。
