环保型铝合金宽温氧化工艺研究

发布时间：2017-09-01 20:07

  本文关键词：环保型铝合金宽温氧化工艺研究

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【摘要】：本文对铝合金宽温阳极氧化新工艺进行了研究,该工艺以1016铝合金为基材,对其宽温氧化膜进行一系列的性能测试,目的是在获得合格阳极氧化膜的前提下,提高铝合金阳极氧化温度,即在较宽的温度范围内进行阳极氧化。在硫酸电解液中加入柠檬酸和酒石酸后,这两种添加剂在铝合金阳极氧化的过程中吸附在阳极表面,形成了一层薄吸附膜,阻碍了电解液对氧化膜的溶解,因而提高了阳极氧化工作温度。20℃时,在一定浓度范围内随着添加剂浓度的升高,氧化膜的生长速度不断增加。从电化学测试结果也可看出,随着添加剂浓度升高自腐蚀电位正移,自腐蚀电流密度也降低,膜层电阻也逐渐增大,使得腐蚀反应速率降低,耐蚀性也更好。然而随着温度的上升,加入添加剂的氧化膜也开始起粉,但加入较高浓度添加剂后,起粉情况有所改善。在温度上升到45℃时,继续添加添加剂也会出现起粉现象。所以本论文得出的最佳的工艺配方:100 g/L H2SO4+50 g/L柠檬酸+50 g/L酒石酸。本研究工艺中,采用传统宽温氧化工艺和硫酸工艺作为参照研究。在20℃时,新工艺、传统宽温氧化工艺和硫酸工艺所获得的氧化膜摩擦系数分别为0.2、0.3和0.45;极化曲线中自腐蚀电位分别为-0.6307 V、-0.6593 V、-0.9678 V,自腐蚀电流密度分别是1.545、1.914、23.38 nA·cm-2,交流阻抗中氧化膜阻挡层拟合阻值分别为838.4 KΩ·cm~2、430.6 KΩ·cm~2、11.48 KΩ·cm~2;磷铬酸失重测试结果分别是2.16 mg/dm~2、3.24 mg/dm~2、3.52 mg/dm~2。由此表明,与传统宽温氧化工艺和硫酸工艺相比,本工艺所获得的氧化膜耐磨性更好、耐蚀性更优越。本工艺用柠檬酸取代了有毒的草酸,因而可以改善生产操作环境,更为环保。分别采用NaNO_2、沸水、K_2ZrF_6、HX对本工艺宽温氧化膜进行封孔处理,随后进行塔菲尔极化曲线、交流阻抗谱及磷铬酸失重法测试。未封孔及NaNO_2、沸水、K_2ZrF_6、HX封孔后的宽温氧化膜自腐蚀电位分别为-0.9226 V、-0.8598 V、-0.774V、-0.6598 V和-0.628 V,自腐蚀电流密度分别是79.8、37.52、11.59、8.328和1.796nA·cm-2,交流阻抗中氧化膜阻挡层拟合阻值分别为9.62 KΩ·cm~2、49.2 KΩ·cm~2、120.4 KΩ·cm~2、399.7 KΩ·cm~2和747.5 KΩ·cm~2,磷铬酸失重测试结果分别为252.4mg/dm~2、234.8 mg/dm~2、43.6 mg/dm~2、31.6 mg/dm~2和16.8 mg/dm~2。结果表明封孔之后膜层的耐蚀性较未封孔膜层有显著提升,其中HX封孔剂效果最好。
【关键词】：宽温阳极氧化 铝合金 柠檬酸 封孔 起粉
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 前言9
• 1.2 阳极氧化的概述及分类9-14
• 1.2.1 阳极氧化的概念10-11
• 1.2.2 阳极氧化的分类11-14
• 1.3 宽温氧化现状14-16
• 1.3.1 无机类14-15
• 1.3.2 有机类15
• 1.3.3 复合类15-16
• 1.4 封孔工艺16-19
• 1.4.1 沸水封孔17
• 1.4.2 高温水蒸气封孔17
• 1.4.3 盐溶液封孔17-19
• 1.5 本课题的研究内容及研究意义19-21
• 1.5.1 研究内容19-20
• 1.5.2 研究意义20-21
• 第2章 实验方法21-28
• 2.1 实验材料、药品及设备21-23
• 2.1.1 实验材料21
• 2.1.2 实验设备21
• 2.1.3 实验所用药品及设备仪器21-23
• 2.2 实验流程23-25
• 2.2.1 化学除油23-24
• 2.2.2 碱蚀24
• 2.2.3 出光24-25
• 2.2.4 宽温阳极氧化25
• 2.3 性能测试25-26
• 2.4 磷铬酸测试26
• 2.5 电化学测试26-28
• 第3章宽温阳极氧化工艺参数的确定28-39
• 3.1 前言28
• 3.2 实验结果与讨论28-37
• 3.2.1 柠檬酸对氧化膜的影响28-33
• 3.2.2 酒石酸对氧化膜的影响33-37
• 3.3 复合电解液的配方37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 铝合金宽温阳极氧化膜性能研究39-58
• 4.1 前言39
• 4.2 铝合金宽温阳极氧化膜微观形貌39-42
• 4.3 铝合金宽温阳极氧化膜耐磨性研究42-47
• 4.3.1 温度对氧化膜耐磨性的影响42-45
• 4.3.2 新工艺和传统工艺下氧化膜的耐磨性比较45-47
• 4.4 铝合金宽温阳极氧化膜耐蚀性研究47-56
• 4.4.1 塔菲尔极化曲线测试47-51
• 4.4.2 交流阻抗谱Nyquist曲线51-55
• 4.4.3 磷铬酸失重测试55-56
• 4.5 本章小结56-58
• 第5章 铝合金宽温氧化膜的封孔处理58-63
• 5.1 前言58
• 5.2 实验结果58-62
• 5.2.1 Tafel极化曲线测试结果58-59
• 5.2.2 交流阻抗谱Nyquist曲线59-61
• 5.2.3 磷铬酸失重测试结果61-62
• 5.3 本章小结62-63
• 第6章 结论63-65
• 参考文献65-71
• 攻读硕士期间发表的论文71-72
• 致谢72-73

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本文编号：774137