题目：铝合金阳极氧化成膜控制机理及后处理工艺研究

    铝合金基体成分、阳极氧化槽液组分以及阳极氧化后处理工艺会对阳极氧化膜层的结构、形貌以及耐蚀性产生明显的影响。本文研究了铝合金基体金属间化合物对阳极氧化膜成膜的影响规律，采用多种形貌观测手段(FE-SEM、AFM、TEM)，表面成分检测技术(EDS)对铝合金阳极氧化膜进行表征，探讨铝合金基体金属间化合物在氧化过程的变化及对氧化膜形成、生长产生的影响，并对工艺参数如阳极氧化时间、电压、硫酸浓度等进行优化处理，提出合金相影响下阳极氧化的成膜机理并给出生长模型；探讨阳极氧化槽液中己二酸和钼酸钠盐的添加对阳极氧化膜生长的影响机理，采用数值分析及电化学分析方法系统研究氧化膜的性能并探讨最优的的成膜工艺；此外，本文采用一种新型原位生长层状复合氢氧化物(LDH)的方法对制备的铝合金阳极氧化膜进行封闭后处理，并与传统的沸水封闭工艺进行对比研究，探讨新型后处理工艺的增强机理。

    研究发现铝合金基体金属间化合物对阳极氧化膜的影响主要体现为溶解和析出。经过阳极氧化处理后，表面Al-Fe-Mg-Mn类金属间化合物颗粒数量急剧减少，在表面上残存的颗粒主要是含Si相。阳极氧化膜从表面向基体内部生长，基体内的金属间化合物会影响膜层孔洞的生长，因金属间化合物的溶解使孔洞发生扭曲。阳极氧化膜非常容易被渗透，阻挡层对防护起到主导作用，在浸泡过程中可以观察到阻抗增加的自修复现象。采用Doehlert设计矩阵对工艺参数进行分析处理，采用二阶拟合后可以发现，拟合方程具有明显的回归性，这说明我们采用的响应函数能够很好的模拟和预测阳极氧化行为(Q)和膜层的耐蚀性能(jcorr)，通过对渴求函数的计算我们可以进行工艺参数的优化。

    阳极氧化槽液中有机改性剂的添加可以明显影响铝合金在低浓度硫酸阳极氧化槽液中的成膜效果和耐蚀性，研究发现己二酸的添加影响了质子传递过程，增加了膜层厚度，并且在膜层/基体界面孔洞结构的规整性和致密性增加，在浸泡实验中可以有效阻隔腐蚀介质的渗入从而获得更优异的耐蚀性能。采用原位EIS测试技术发现，己二酸在膜孔底部发生吸附，延缓了底部阻挡层的溶解，并且残留的微量己二酸会防止孔洞局部微环境的过酸或者过碱，从而进一步提高了膜层的耐蚀性。钼酸盐的添加会使阳极氧化膜膜层厚度呈现非线性下降，并且膜层孔洞致密性明显上升，这是因为钼酸盐在硫酸溶液中容易聚合成较大分子，并且聚合程度随着浓度的提升而提升；研究发现己二酸和钼酸盐有明显的协同作用，这会进一步影响了阳极氧化过程中的离子传递过程，从而使的制备的膜层更加致密，因而具备更加优异的介电性能。采用Doehlert设计矩阵研究己二酸和钼酸盐的协同增强效果，结果显示拟合方程回归性显著，即采用的二阶函数能够很好的预测不同己二酸和钼酸盐配比下膜层的阳极氧化行为和膜层的耐蚀性，并且通过渴求函数分析可以得出能够获得最佳耐蚀性阳极氧化膜层的最优成分配比。

    本文设计开发新型的铝合金阳极氧化膜封闭后处理工艺，采用原位生长的方法在铝合金阳极氧化膜表面成功制备了Zn-Al LDH纳米片层，该封闭膜层能够有效降低了腐蚀介质的穿透能力，同时，LDH纳米片具有很好的离子交换能力，可以负载缓蚀剂阴离子，通过向其交换插入VO3-离子后，膜层的耐蚀性能得到大幅提升，可以经受80天的盐雾腐蚀，这是因为在腐蚀过程中，LDH结构会逐渐捕获环境中的腐蚀性Cl-，并将层间的缓蚀性阴离子VO3-进行释放，从而起到长效缓蚀效果。此外，本文还进一步制备了Ni-，Mg-，Co-Al LDH纳米片层，在氟硅烷溶液中处理后膜层接触角均超过150°，具有优异的超疏水性，为LDH封闭膜层开辟了新的应用领域。