铝合金铈盐硅氧烷转化膜的耐蚀性及超疏水性研究

发布时间：2020-04-22 21:22

【摘要】：为了提高铝合金的耐蚀性,铝合金表面处理技术显得尤为重要。传统的铬酸盐转化膜由于环保限制而逐步禁用,稀土转化膜和硅氧烷膜等环境友好的转化膜工艺正在快速发展,并有望替代铬酸盐转化膜。本文采用铈盐/硅氧烷顺序沉积法,制备出性能优于现有同步掺杂法的复合膜,并在保证耐蚀性的条件下制备出超疏水膜,满足了苛刻环境对铝合金表面工艺提出的新要求。本文采用3D显微镜、SEM、EDX等形貌观测方法,以及腐蚀电位、电化学阻抗(EIS)、电化学噪声(ECN)等电化学测试技术,探讨了6063铝合金在3%NaCl中的局部腐蚀规律。发现6063铝合金主要发生以点蚀为代表的局部腐蚀,其中Mg2Si、AlFeSi等金属间化合物作为点蚀引发源。在试样浸入溶液的前20h内蚀点基本得到稳定化,随着孔内阴极相的暴露,自腐蚀电位略微正移。后期由于孔内阴极相的剥离,导致蚀孔生长的驱动力下降,蚀孔扩展速率下降。电化学噪声监测表明:此时电位噪声曲线中出现较多的负向跳变瞬态峰。本文还探讨了CeCl3浓度、H2O2浓度和沉积时间等因素对铈盐转化膜耐蚀性能的影响,并优化了膜的制备工艺。极化曲线和交流阻抗测试表明:在腐蚀初期铈盐转化膜有一定的防护效果,但在3%NaCl中浸泡一个星期后,表面即会出现大量点蚀坑,说明铈盐转化膜的长期耐蚀性有限。通过优化铈盐掺杂硅氧烷复合膜的制备工艺,在铝合金表面上制备出耐蚀性能较好的铈盐/硅氧烷复合膜。电化学测试与微观形貌分析表明:铈盐的加入虽然能抑制膜下铝合金基体的点蚀形核速率,但却降低了硅氧烷膜层的电阻,破坏了其物理隔绝性能。为了发挥铈盐和硅氧烷各自的优点,本文提出了采用铈盐/硅氧烷顺序沉积法制备复合膜,并与现有的铈盐掺杂硅氧烷法以及先硅氧烷后铈盐法制备的复合膜进行对比,发现顺序沉积法制备的复合膜极化电阻高达2.16×107Ω,较掺杂法和硅氧烷/铈盐法明显提高,这是因为铈盐/硅氧烷顺序沉积法中,优先沉积的铈盐膜能增强铝基体与硅氧烷的结合,同时由于外层硅氧烷膜的包裹,由离子迁移造成的膜层破坏及铈盐的溶出损失也受到了抑制。本文还首次采用双-?-[三-(乙氧基)硅丙基]四硫化物(BTSPS)硅氧烷作为低表面能物质,修饰在经0.08M H2C2O4/3.7%HCl(1:1)刻蚀13 h的6063铝合金表面上,制备出超疏水膜。通过在BTSPS修饰之前预先沉积一层铈盐转化膜,我们还制备出具有点蚀修复能力的超疏水膜。该膜不仅具有超疏水性,还提升了铈盐/硅氧烷复合膜的抗点蚀能力。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4

【参考文献】

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本文编号：2636982