铸造铝合金型内氧化工艺及氧化层性能研究

发布时间：2020-08-06 20:21

【摘要】：铸造铝合金具有比强度高、密度、导电性和导热性优良等优点,在实际生产生活中被广泛应用。然而随着环境污染的加剧,铝合金铸件的腐蚀逐渐成为重要的失效形式之一。对铝合金进行表面处理,增加氧化膜的厚度是提高其耐蚀性的重要方法。本文结合铝合金化学性质活泼的特点,借鉴铸渗的工艺方法,在铸型型壁涂覆含氧化剂的专用涂料,采用型内氧化工艺增加铸件表面氧化膜厚度,提高其耐腐蚀性。论文分析了不同工艺因素和涂料组成时的型壁表面温度变化,研究了工艺因素和涂料组成对型内氧化层的形貌、组成和耐蚀性的影响,并在此基础上建立了型内氧化过程模型。研究结果表明,壁表面温度变化过程可分为四个阶段:缓慢升温阶段,快速升温阶段,降温阶段,稳定阶段。铸件高度不变,厚度增加,型壁表面处于降温阶段的时间先延长后缩短,最高温度先上升后下降。铸件厚度不变,随着型壁所处位置升高,型壁表面最高温度下降,处于降温阶段的时间缩短。铸件形状不变,浇注速度下降,型壁表面处于降温阶段的时间缩短。铸件高度不变,厚度增加,氧化层厚度先增加后减小。铸件厚度不变,随着型壁所处位置升高,氧化层厚度减小。铸件形状不变,浇注速度下降,氧化层厚度减小。Na_2Cr_2O_7和CrO_3作为氧化剂,型内氧化后均能在铸件表面制得一层氧化层,且不同工艺条件下,以Na_2Cr_2O_7为氧化剂所制得氧化层之间差异较小。涂刷涂料后,型壁温度升温速度加快,型壁表面温度达到最高点后发生先下降后上升的波动;氧化剂含量增加,温度下降幅度增大,氧化层厚度增大,膜层微孔也增加;熔盐浓度增加,升温速度加快,氧化层厚度先增加后减小,熔盐配比中NaCl含量上升,升温速度加快,氧化层厚度增加。氧化层表面存在由基体向外生长的片状结构,氧化剂的浓度上升,片状结构增加,片层厚度增大,氧化层的主要组成是Al_2O_3以及含Cr化合物。型内氧化过程分四个步骤:原有氧化膜的溶解、氧化剂受热熔化和分解、液态氧化剂及氧的扩散以及氧化反应的进行。在3.5%NaCl溶液中,型内氧化样品耐蚀性优于未经过处理的样品,氧化剂增加,耐蚀性变弱,随着腐蚀时间的延长,样品的耐蚀性下降迅速;随熔盐浓度的增加耐蚀性先变强后变弱。第二层涂料中氧化剂浓度为60%,熔盐浓度为3%的样品具有最好的耐蚀性,腐蚀48小时后的电位为-0.7v。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG174.4;TG146.21

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