Al-Zn-Mg-X系合金及其阳极氧化膜耐蚀性研究
摘要
7xxx系高强铝合金（Al-Zn-Mg-Cu系）应用于海洋大气腐蚀环境时耐蚀性能较差，
Al-Zn-Mg-Sc-ZrASSc
因此针对性地开发了新型高强耐蚀铝合金（铝合金），用元素替
代Cu元素来提高铝合金耐蚀性能。但是该合金若直接使用耐蚀性能仍然不足，需采用
阳极氧化方法原位生长致密膜层以满足耐蚀需求。目前AS新型铝合金阳极氧化成膜过
程尚不清楚，阻碍了新合金防腐涂层的工艺设计。本文采用扫描电镜(SEM)配合能谱分
析(EDS)、动电位极化及电化学阻抗谱等方法对比分析了传统7xxx系铝合金7050和新
型高强耐蚀铝合金AS两种铝合金的腐蚀行为，开展两种铝合金的阳极氧化研究，研发
适用于Al-Zn-Mg-X合金的阳极氧化工艺，并着重探究两种合金中的第二相对阳极氧化
膜生长过程的影响机制。
研究结果表明，7050铝合金包含的主要第二相有AlCuFe弥散相和MgZn析出沉
722
ASAlFeMgZnAS
淀相，铝合金包含的主要第二相有3弥散相和2析出沉淀相。合金对比
7050合金腐蚀电位高、腐蚀电流小，耐腐蚀性能较好。AlCuFe、AlFe两类弥散相分
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别是7050铝合金、AS铝合金腐蚀的重要诱因；两类弥散相均作为阴极诱发临近基体的
7050AlCuFeASAlFe
腐蚀。合金中72相比合金中3相含量更高、尺寸更大且存在去合金
化效应，因此更易诱发局部腐蚀，这是7050铝合金耐蚀性显著低于AS铝合金的主要原
因。
基于系统的工艺研究在两种铝合金表面制备了多种组分的阳极氧化膜层；基于电解
液、氧化温度、氧化时间以及电参数的调节研发了适合AS铝合金的阳极氧化工艺，成
功制备了耐蚀性良好的阳极氧化膜层。研究表明，AS铝合金的阳极氧化宜采用硼酸-硫
o2
酸体系电解液，最佳氧化温度约10C、最佳电流密度约2A/dm。采用优化工艺阳极氧
化处理后，7050合金、AS合金在3.5wt.%NaCl溶液中分别浸泡60天、160天不发生腐
蚀。
以两种基材合金元素及其分布特性的差异为切入点，基于线性极化、恒电位极化、
扫描电子显微镜(SEM)观察等手段，分别探究了第二相在阳极氧化过程中的存在状态及
其作用机制。研究表明，7050合金、AS合金中存在的MgZn析出相有利于阳极氧化膜
2
层的生长；阳极氧化初期MgZn2析出相优先溶解有利于微孔的形成、提高膜层生长速度，
对于提高膜层耐蚀性起到积极作用。7050合金表面的AlCuFe弥散相在氧化过程中充
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分接触电解液，发生溶解、脱落产生微裂纹和较大尺寸的缺陷，且会进一步影响周围氧
哈尔滨工程大学硕士学位论文
化膜微孔的生长方向和孔径；随着膜层生长，膜基界面向基体推进，7050合金内部的
AlCuFe相发生氧化导致在膜层内部形成缺陷，降低膜层局部致密度。因此认为，7050
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合金中体积分数较大的AlCuFe相的存在是其阳极氧化膜层致密度低、耐蚀性较差的
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主要原因。AS合金中的AlFe弥散相在氧