铝钆镀层与微弧氧化膜的制备及性能研究

发布时间：2020-07-11 22:57

【摘要】：本论文采用AlCl_3-NaCl-KCl熔盐体系进行电镀,其中融盐的摩尔比为4:1:1,并掺杂不同含量的氧化钆,制取不同钆含量的铝钆镀层,研究不同钆含量对铝钆合金镀层性能的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)测试镀层的微观表面形貌、组织结构、元素分析;通过电化学方法测试镀层的耐蚀性能。研究结果表明:当镀层中钆量为0.24%,铝晶粒的枝状形貌改善最好,镀层微观形貌晶粒最小,耐蚀性能和硬度均最高。利用脉冲氧化实验电源将铝钆镀层氧化为铝钆氧化膜,并通过测试微弧氧化膜的性能讨论钆含量、添加剂、氧化电压、氧化时间和电解液体系等对微弧氧化膜的影响。通过SEM、XRD和电化学等方法测试铝钆氧化膜的性能,研究结果表明:当钆含量为0.24%,微弧氧化膜比较均匀,具有较好的耐蚀性;当添加剂为硼砂时,耐蚀性能远远大于其他添加剂的耐蚀性;硅酸盐和铝酸盐体系中氧化电压及氧化时间都有一个最优值,硅酸盐体系氧化电压为260 V、氧化时间为15 min;铝酸盐体系氧化电压为340 V,氧化时间为10 min;硅酸盐体系更易起火花,氧化膜有不同的颜色具有装饰功能、铝酸盐体系起弧电压较高,氧化膜颜色也比较单一但耐蚀性能比硅酸盐好。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ153
【图文】：

熔融盐,实验装置

氩气进行保护，待熔盐全部融化，进行脱水、预电解处理，最后用 SMD-30 型数显双脉冲电镀电源进行电镀。图2-1 熔融盐电镀实验装置（2）电镀脱水装置由于铝无法在水溶液中沉积出来，本实验采用的是熔融盐法电镀铝。但如果熔融盐中含有水分，这会很难电镀出铝或影响镀层的质量，所以必须保证溶液干燥脱水装置主要浓盐酸、浓硫酸、氯化钙组成。脱水原理为：将浓盐酸滴入浓硫酸中，由于浓盐酸容易挥发，先让挥发了的氯化氢经过浓硫酸，对气体进行干燥处理，然后再将气体通入干燥的氯化钙中对氯化氢气体进行二级干燥，最后再通入浓硫酸中，最后将干燥的氯化氢气体通入到熔融盐中，控制浓盐酸的滴入速度，使导管在熔融盐中均匀的冒泡，气泡通过烧杯顶端逸出，带出烧杯中多余的水分，此过程持续 2 h，以保证脱水完全。脱水装置图如图 2-2 所示。稀盐酸 20wt.%温度 298 K时间 1 min

工艺流程图,脱水装置,预电解

第 2 章实验部分11图2-2 脱水装置（3）预电解除杂装置熔融盐中并不单单含有 AlCl3、NaCl、KCl，还具有铁、铬等金属杂质，这些杂质会影响镀层的质量。必须在电镀前对熔融盐进行预电解，除去熔融盐中的杂质。预电解除杂装置采用的是直流稳压电源，温度选用 423K，低电流密度 3~5 mA/cm2进行电解。实验装置图如图 2-3 所示。图2-3 直流电源预电解除杂装置2.1.5 熔盐电镀实验工艺流程图为了保证镀层质量，阳极和阴极均需剪切成大小相同的片子，再进行预处理。阳极材料为铝片，由于铝在空气中容易被氧化，形成一层致密的氧化膜，在电镀前需要对阳极铝片进行打磨，裸露出铝片铝单质。阴极为钢片，为了防止其腐蚀，常常在表面刷一层油

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微弧氧化实验主要采用 MAO-5000 脉冲氧化实验电源进行实验，微弧氧化实验装置示意图如图 2-5 所示。图2-5 微弧氧化实验装置示意图仪器名称仪器型号生产厂家脉冲氧化实验电源 MAO-5000 重庆市机电设计研究院

【参考文献】