铝锂合金酒石酸—硫酸阳极氧化膜的腐蚀行为及机理研究

发布时间：2017-10-12 14:36

  本文关键词：铝锂合金酒石酸—硫酸阳极氧化膜的腐蚀行为及机理研究

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【摘要】：新型铝锂合金较传统铝合金具有低密度、高比强度、高比刚度等特点,广泛用于航空领域,可提高飞机有效载荷和燃油效率。和其他航空铝合金一样,铝锂合金在腐蚀环境中易发生局部腐蚀,需通过阳极氧化表面处理来提高其抗腐蚀能力。本文以AA2099-T8新型铝锂合金和酒石酸-硫酸新型阳极氧化工艺(TSA)为研究对象,采用动电位极化、电化学阻抗谱、中性盐雾实验等方法,并结合场发射扫描电镜,研究了TSA阳极氧化膜的腐蚀行为及温度、酒石酸浓度和封闭处理对阳极氧化膜耐蚀性能的影响,得到以下结论:1)AA2099-T8铝锂合金中存在大量第二相颗粒,影响阳极氧化行为及膜层结构。其中低Cu的Al-Fe-Mn-Cu-(Li)颗粒阳极氧化速度比铝基体慢,但其上形成的氧化膜致密、完整;高Cu的Al-Fe-Mn-Cu-(Li)颗粒则在氧化时迅速溶解,致使TSA膜产生孔洞缺陷,成为诱发阳极氧化铝锂合金发生局部腐蚀的主要原因之一。2)随着阳极氧化电解液温度升高,阳极氧化膜的生长率增大,厚度增加。温度高于37℃时,在阳极氧化膜表面出现与T1相分布一致的棒状孔洞,表明T1相上形成的氧化膜更易发生溶解。随着温度的升高,阳极氧化膜的孔隙率升高,其耐蚀性能降低。3)随着电解液中酒石酸浓度的增加,阳极氧化膜的生长率、厚度呈先增加后降低的趋势,在酒石酸浓度为0.3 mol/L达到最大值。酒石酸浓度增加可降低氧化膜的溶解速率,使膜层表面棒状孔洞减少或消失。酒石酸的加入减小了阳极氧化的孔隙率和表面缺陷,提高了氧化膜的耐蚀性能。4)TSA膜在氢氧化锂溶液中进行封闭处理后,LiH(AlO_2)_2·5H_2O和水合氧化铝在氧化膜微孔处和外表面沉淀,使氧化膜表面呈现“片层”状结构,氧化膜表面微孔消失。与封闭前相比,封闭膜的E_(corr)从-0.686V提高至-0.464V,i_(corr)从2.363×10~(-8) A/cm~2降低至1.376×10~(-9) A/cm~2。封闭处理后的阳极氧化合金经120h中性盐雾腐蚀后未出现明显腐蚀。
【关键词】：AA2099铝锂合金 阳极氧化 腐蚀 封闭
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-26
• 1.1 前言10-11
• 1.2 铝锂合金研究现状11-13
• 1.2.1 铝锂合金的发展历程11-12
• 1.2.2 铝锂合金微观组织特点12
• 1.2.3 铝锂合金腐蚀行为特点12-13
• 1.3 铝及铝合金的阳极氧化13-17
• 1.3.1 阳极氧化膜成膜机理13-15
• 1.3.2 阳极氧化膜的结构及组成15
• 1.3.3 阳极氧化膜的耐腐蚀性能研究15-16
• 1.3.4 阳极氧化的影响因素16-17
• 1.4 常见阳极氧化工艺17-20
• 1.4.1 铬酸阳极氧化(CAA)17-18
• 1.4.2 硫酸阳极氧化(SAA)18
• 1.4.3 草酸-硫酸阳极氧化(OSA)18-19
• 1.4.4 硼酸-硫酸阳极氧化(BSAA)19
• 1.4.5 酒石酸-硫酸阳极氧化(TSA)19-20
• 1.5 阳极氧化膜封闭处理20-22
• 1.5.1 有机物封闭20
• 1.5.2 稀土盐封闭20-21
• 1.5.3 溶胶凝胶封闭21-22
• 1.5.4 微波水合封闭22
• 1.6 阳极氧化膜腐行为的研究方法22-23
• 1.6.1 浸泡实验22
• 1.6.2 盐雾实验22-23
• 1.6.3 极化曲线测量23
• 1.6.4 交流阻抗实验23
• 1.7 论文选题依据及研究内容23-26
• 2 实验材料及方法26-28
• 2.1 表面预处理26
• 2.2 阳极氧化26-27
• 2.3 封闭处理27
• 2.4 阳极氧化膜的结构与性能表征27-28
• 2.4.1 阳极氧化膜的微观表征27
• 2.4.2 电化学实验27
• 2.4.3 中性盐雾实验27-28
• 3 酒石酸-硫酸阳极氧化膜的腐蚀行为及机理研究28-44
• 3.1 引言28
• 3.2 AA2099-T8铝锂合金组织28-30
• 3.3 阳极氧化电流密度-时间曲线30-31
• 3.4 阳极氧化膜的微观结构分析31-32
• 3.5 阳极氧化膜的腐蚀行为与腐蚀机理32-42
• 3.5.1 开路电位结果及分析32-33
• 3.5.2 动电位极化结果及分析33-34
• 3.5.3 交流阻抗结果及分析34-38
• 3.5.4 盐雾实验结果及分析38-42
• 3.6 小结42-44
• 4 阳极氧化工艺对氧化膜结构及耐蚀性的影响44-58
• 4.1 引言44
• 4.2 温度对阳极氧化膜的影响44-50
• 4.2.1 阳极氧化电流密度-时间曲线44-45
• 4.2.2 阳极氧化膜的微观形貌（SEM）45-47
• 4.2.3 电化学阻抗47-48
• 4.2.4 盐雾腐蚀实验48-50
• 4.3 酒石酸对阳极氧化膜的影响50-56
• 4.3.1 阳极氧化电流密度-时间曲线51
• 4.3.2 阳极氧化微观形貌（SEM）51-53
• 4.3.3 电化学阻抗谱53-54
• 4.3.4 盐雾腐蚀实验54-56
• 4.4 小结56-58
• 5 阳极氧化膜封闭后处理及其耐蚀性能研究58-66
• 5.1 引言58
• 5.2 封闭膜的微观结构表征58-60
• 5.3 封闭膜的腐蚀行为60-65
• 5.3.1 开路电位60-61
• 5.3.2 动电位极化61-62
• 5.3.3 电化学交流阻抗62-65
• 5.3.4 盐雾实验65
• 5.4 小结65-66
• 结论与展望66-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-78
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果78

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