8079铝合金铈锰转化膜工艺及其前处理研究
发布时间：2020-05-21 05:37
【摘要】：铝合金是一种十分常见的金属材料,在能源、汽车、建筑上拥有种种优势。由于铝合金的表面能够形成一层疏松多孔的自然氧化层,因此在没有保护的情况下可以在大气中长期使用。但这层自然氧化层的防腐蚀能力并不强,在特殊条件下并不能对铝合金进行有效保护。而含铬转化膜工艺因其毒性,已不适合广泛使用。为了使转化膜符合“绿色”理念,铝合金的无铬转化膜工艺研究显得尤为重要。本文对8079铝合金铈-锰转化膜工艺以及对应的前处理方法进行了研究。通过正交试验、重铬酸钾点滴实验、电化学测试、金相显微镜、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、接触角测试、盐雾试验以及附着力测试深入研究了成膜的机理,并对膜层的各种性能进行了测试。研究中主要得到的结论如下:1、采用金相显微镜、电化学方法、SEM以及盐雾试验对6种具有代表性的前处理方法进行了筛选,并对机理进行了分析。研究发现,在碱蚀液中加入NaF能有效暴露8079铝合金基体上的阴极点,有利于铈-锰成膜质量的提高。最终筛选出一种适合8079铝合金铈-锰转化膜的前处理工艺。具体工艺为:碱蚀(50g/LNaOH+6g/LNaF),处理温度50℃,处理7min→酸出光(200g/LHN03),处理温度35℃,处理90s;2、采用正交试验手段对铈-锰转化液组分进行优化,并对组分、pH值、处理温度、处理时间进行单因素试验,并对产生的影响进行分析。最终确定了适合8079铝合金的铈-锰转化膜配方;3、对铈-锰转化成膜的机理进行分析,结果表明前处理后的试片表面存在许多表面状态不同的微小区域,这些不同的微小区域促使发生微小原电池反应,使得生成的金属氧化物/氢氧化物沉积在铝合金表面。氟化钠在成膜过程中起到促进作用。随着反应的进行,膜层逐渐覆盖铝合金表面。当膜层完全覆盖铝合金表面时,成膜反应停止。对膜层各项性能进行测试,结果显示铈-锰转化膜具有一定的耐蚀能力,其腐蚀电流密度由空白试片的1.29E-3 mA/cm2降低到7.78E-5 mA/cm2。接触角大幅提高到138°,疏水性增强。对铈-锰转化膜进行底漆涂覆并进行附着力测试,结果表明经转化成膜后底漆附着力明显提高。
【图文】：
卤素离子会和ＡＩ＋离子络合形成络合物，，从而阻止Ａｈ0３钝化膜的形成，进逡逑而加剧铝的腐蚀。逡逑铝的腐蚀也与溶液环境的ｐＨ值密切相关。图１［８］是水溶液中铝的ｐＨ－电位图，从逡逑中我们可以看出，当铝的标准电位在－１．８９Ｖ时，铝处在免腐蚀区。这个范围内，铝处逡逑在阴极保护的状态下不会发生腐蚀。当ｐＨ值小于４．６时且电位大于－１．８９Ｖ时，铝在逡逑酸性溶液中腐蚀。当ｐＨ值介于４．６和８．３之间时，铝处在钝化区。当ｐＨ值大于８．３逡逑时铝处在碱性腐蚀的状态。可见，铝的腐蚀与其所处环境密切相关，因此研宄不同环逡逑境下铝及铝合金转化膜的腐蚀情况显得尤为重要。逡逑蚀区铸舰＾？逡逑＞邋－０．２邋＾逡逑－逦８邋腐蚀区逡逑－１＇８：逦３逦＾１＾」邋吒响－逡逑？．，免ｆ邋蚀区，，逡逑－２邋０逦２逦４逦６逦８逦１０逦１２邋Ｈ邋１６逡逑ｐＨ值逡逑图１－１水溶液中铝的电位ｐＨ图逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋ｐＨ邋ｏｆ邋ａｌｕｍｉｎｕｍ邋ｉｎ邋ａｑｕｅｏｕｓ邋ｓｏｌｕｔｉｏｎ逡逑１．３含铬转化膜工艺逡逑目前，常见的氧化处理方法有化学转化膜处理法
子与溶液中的氢氧根反应生成三氧化二铝：逡逑２Ａ１３＋＋６０Ｈ－邋—邋Ａｈ0３邋＋邋３Ｈ２０邋逦邋（１层为复合膜层：逡逑Ａｌ２0３邋？邋Ｃｒ（ＯＨ）３邋？邋Ｃｒ（ＯＨ）邋？邋Ｃｒ０３邋逦邋（１由于６价铬具有较大的毒性，且６价铬工艺产生的废水会严重影响生６价铬工艺制品在很多国家、地区或组织内被禁止售卖［１７］。于是，毒性１％的３价铬工艺应运而生［１８＿２１］。３价铬工艺也与其他化学氧化工艺多方面因素的影响。这些影响因素包括成膜液组分、含量、成膜时间值等。逡逑ｍ邋Ｃｈｅｎ等［２２］通过ＳＩＭＳ以及极化曲线和交流阻抗等手段研宄了基于３的制备，作者认为３０？３００ｓ是３价铬工艺的最佳处理时间。当处理时膜层出现裂纹，严重影响了膜层的各项性能。过长的处理时间使得膜解，反而使得膜层不均匀且疏松多孔。逡逑p骸暾皰＿喻n牛邧苠义希担ⅲ玻у义
本文编号：2673796
【图文】：
卤素离子会和ＡＩ＋离子络合形成络合物，，从而阻止Ａｈ0３钝化膜的形成，进逡逑而加剧铝的腐蚀。逡逑铝的腐蚀也与溶液环境的ｐＨ值密切相关。图１［８］是水溶液中铝的ｐＨ－电位图，从逡逑中我们可以看出，当铝的标准电位在－１．８９Ｖ时，铝处在免腐蚀区。这个范围内，铝处逡逑在阴极保护的状态下不会发生腐蚀。当ｐＨ值小于４．６时且电位大于－１．８９Ｖ时，铝在逡逑酸性溶液中腐蚀。当ｐＨ值介于４．６和８．３之间时，铝处在钝化区。当ｐＨ值大于８．３逡逑时铝处在碱性腐蚀的状态。可见，铝的腐蚀与其所处环境密切相关，因此研宄不同环逡逑境下铝及铝合金转化膜的腐蚀情况显得尤为重要。逡逑蚀区铸舰＾？逡逑＞邋－０．２邋＾逡逑－逦８邋腐蚀区逡逑－１＇８：逦３逦＾１＾」邋吒响－逡逑？．，免ｆ邋蚀区，，逡逑－２邋０逦２逦４逦６逦８逦１０逦１２邋Ｈ邋１６逡逑ｐＨ值逡逑图１－１水溶液中铝的电位ｐＨ图逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋ｐＨ邋ｏｆ邋ａｌｕｍｉｎｕｍ邋ｉｎ邋ａｑｕｅｏｕｓ邋ｓｏｌｕｔｉｏｎ逡逑１．３含铬转化膜工艺逡逑目前，常见的氧化处理方法有化学转化膜处理法
子与溶液中的氢氧根反应生成三氧化二铝：逡逑２Ａ１３＋＋６０Ｈ－邋—邋Ａｈ0３邋＋邋３Ｈ２０邋逦邋（１层为复合膜层：逡逑Ａｌ２0３邋？邋Ｃｒ（ＯＨ）３邋？邋Ｃｒ（ＯＨ）邋？邋Ｃｒ０３邋逦邋（１由于６价铬具有较大的毒性，且６价铬工艺产生的废水会严重影响生６价铬工艺制品在很多国家、地区或组织内被禁止售卖［１７］。于是，毒性１％的３价铬工艺应运而生［１８＿２１］。３价铬工艺也与其他化学氧化工艺多方面因素的影响。这些影响因素包括成膜液组分、含量、成膜时间值等。逡逑ｍ邋Ｃｈｅｎ等［２２］通过ＳＩＭＳ以及极化曲线和交流阻抗等手段研宄了基于３的制备，作者认为３０？３００ｓ是３价铬工艺的最佳处理时间。当处理时膜层出现裂纹，严重影响了膜层的各项性能。过长的处理时间使得膜解，反而使得膜层不均匀且疏松多孔。逡逑p骸暾皰＿喻n牛邧苠义希担ⅲ玻у义
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