3005铝合金在有机—无机混合酸体系中阳极氧化工艺及其性能探究

发布时间：2017-10-08 08:12

  本文关键词：3005铝合金在有机—无机混合酸体系中阳极氧化工艺及其性能探究

  更多相关文章： 3005铝合金 混合酸电解液 阳极氧化 电化学阻抗法 耐碱性

【摘要】：3005铝合金是铝-锰系合金,具有耐腐蚀性好、导热性能优良和可加工性等优点,在厨具用品、包装材料、建筑用料、热交换材料等方面都有广泛的应用。人们通常通过阳极氧化处理在铝合金表面形成一层厚而致密的氧化膜,可以较大程度地提高铝合金的耐磨性、硬度和耐腐蚀能力。然而铝阳极氧化膜属于两性氧化膜,在酸性或碱性介质中易于发生溶解而失去对铝基体的保护能力,使得铝合金的应用范围受到一定的限制。为提高铝合金阳极氧化膜的耐碱性能,本文首先在以无机酸H2SO4为基础的溶液中添加具有不同比例的有机酸A和有机酸B,形成混合酸电解液,利用恒电流方法对3005铝合金进行硬质阳极氧化研究。比较含有不同比例有机酸A与B的混合酸电解液对所制得的阳极氧化膜厚度,微观形貌的影响,利用电化学阻抗方法比较氧化膜的耐碱性能,以确定有机酸A(多羟基有机羧酸)和有机酸B(二元有机羧酸)的最佳比例。获得最优氧化膜层的电解液组成如下:有机酸A:60 g/L,有机酸B:40 g/L,无机酸H2SO4:60 ml/L。以含有最佳比例有机酸A与B的混合酸电解液为研究对象,选取电流密度、氧化时间、电解液温度三个氧化工艺参数对3005铝合金阳极氧化工艺进行优化。研究了各工艺参数对所得氧化膜的厚度、微观形貌的影响,以电化学阻抗作为判断膜层耐碱性能的依据。确定了有机酸A:B=6:4时混合酸电解液的最佳氧化工艺:电流密度:1.5 A/dm2,氧化时间30 min,氧化温度5±2℃,该工艺可制得耐碱性能良好的氧化膜层。利用电化学阻抗法对混合酸法和传统硫酸法制得氧化膜的耐蚀性能进行了比较,混合酸法氧化膜耐碱性明显好于传统硫酸膜。在最佳工艺条件下,将二元有机酸C和二元有机酸D替代二元有机羧酸B,研究了不同有机酸对氧化膜层厚度和微观形貌的影响。以电化学阻抗作为判断膜层耐碱性的依据,结果表明,成膜效率:二元有机酸CDB;氧化膜的耐碱性:二元有机酸DBC。对分别含有二元羧酸B、C、D的混合酸电解液制得的阳极氧化膜进行沸水封闭处理,利用扫描电镜研究沸水封闭对氧化膜形貌的影响,用电化学阻抗法评定其耐碱性。结果表明,沸水封闭可以提高膜层的耐碱性,在相同的氧化工艺条件下封闭后膜层耐碱性:二元羧酸DBC,与未封闭前趋势一致。对已封闭的分别由三种有机酸制得的氧化膜进行碱溶液全浸试验,观察不同时间铝阳极氧化膜的腐蚀行为,并用SEM观察其表面和截面的微观形貌。对有机-无机混合酸溶液中形成的3005铝合金阳极氧化膜在碱液中的微观腐蚀过程进行了分析讨论。
【关键词】：3005铝合金 混合酸电解液 阳极氧化 电化学阻抗法 耐碱性
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-27
• 1.1 铝及其合金概况12
• 1.2 铝及其合金的腐蚀12-14
• 1.3 铝阳极氧化膜结构及其形成原理14-17
• 1.3.1 铝阳极氧化膜的结构14-15
• 1.3.2 铝阳极氧化膜形成原理15-17
• 1.4 阳极氧化膜性能的影响因素17-18
• 1.4.1 电解液17
• 1.4.2 电流密度17
• 1.4.3 氧化时间17-18
• 1.4.4 温度18
• 1.4.5 铝合金成分的影晌18
• 1.5 阳极氧化膜的制备18-21
• 1.5.1 硫酸阳极氧化18-19
• 1.5.2 草酸阳极氧化19
• 1.5.3 铬酸阳极氧化19
• 1.5.4 混合酸阳极氧化19-21
• 1.6 阳极氧化膜的常规封闭方法21-23
• 1.6.1 沸水封闭21-22
• 1.6.2 高温水蒸汽封闭22
• 1.6.3 盐溶液封闭22-23
• 1.6.4 有机酸封闭23
• 1.7 铝阳极氧化膜的腐蚀行为23-25
• 1.8 选题目的及意义25
• 1.9 本课题的主要研究内容25-27
• 第2章 3005铝合金有机-无机混合酸氧化工艺研究27-37
• 2.1 实验材料与仪器27-29
• 2.1.1 实验材料27-28
• 2.1.2 实验仪器28-29
• 2.2 氧化膜的制备工艺流程29-30
• 2.2.1 实验预处理29
• 2.2.2 阳极氧化实验29-30
• 2.3 膜层性能检测30-31
• 2.4 结果与讨论31-36
• 2.4.1 3005铝合金在复合电解液中阳极氧化曲线31-32
• 2.4.2 有机酸A与B比例对膜层性能的影响32-35
• 2.4.3 有机酸A与B比例对膜层形貌和颜色的影响35-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第3章 最佳比例下的氧化工艺及耐碱性探究37-47
• 3.1 实验条件37-38
• 3.1.1 实验仪器37-38
• 3.1.2 实验药品38
• 3.2 阳极氧化实验38-39
• 3.2.1 氧化膜层的制备38
• 3.2.2 膜层性能检测38-39
• 3.3 氧化工艺参数对膜层性能的影响39-45
• 3.3.1 不同电流密度对膜层性能的影响39-42
• 3.3.2 不同氧化时间对膜层性能的影响42-44
• 3.3.3 其他因素对膜层性能的影响44-45
• 3.4 最佳工艺下耐碱性45
• 3.5 本章小结45-47
• 第4章 不同二元有机酸添加剂对膜层性能的影响47-59
• 4.1 实验条件47-50
• 4.1.1 实验仪器47-48
• 4.1.2 实验药品48
• 4.1.3 氧化膜的制备工艺流程48
• 4.1.4 阳极氧化实验48-49
• 4.1.5 膜层性能检测49-50
• 4.2 不同有机酸添加剂对膜层性能的影响50-52
• 4.2.1 不同有机酸添加剂对膜层厚度的影响50
• 4.2.2 不同有机酸添加剂对膜层形貌影响50-51
• 4.2.3 不同二元有机酸添加剂对膜层耐碱性影响51-52
• 4.3 沸水封闭形貌52-53
• 4.4 不同有机酸添加剂体系制得氧化膜封闭后阻抗谱53-54
• 4.5 碱溶液全浸试验54-57
• 4.5.1 封闭氧化膜腐蚀后表面的显微形貌分析55-56
• 4.5.2 封闭氧化膜腐蚀后截面的显微形貌分析56-57
• 4.6 本章小结57-59
• 结论59-61
• 参考文献61-67
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录67-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘建华;李永星;于美;李松梅;陈高红;于海洋;;三种无铬封闭方法对铝合金阳极氧化膜耐蚀性的影响[J];材料热处理学报;2011年10期

2 W.BENSALAH;M.FEKI;M.WERY;H.F.AYEDI;;铝阳极氧化层的耐化学腐蚀性能(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2011年07期

3 孙衍乐;宣天鹏;徐少楠;张敏;;铝合金的阳极氧化及其研发进展[J];电镀与精饰;2010年04期

4 ;Effect of the microstructure of Al 7050-T7451 on anodic oxide formation in sulfuric acid[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2009年04期

5 朱立群;谷岸;刘慧丛;刘建中;叶序彬;胡本润;;典型高强铝合金材料的点腐蚀坑前缘特征的研究[J];航空材料学报;2008年06期

6 马淞江;罗鹏;周海晖;付超鹏;旷亚非;;Preparation of anodic films on 2024 aluminum alloy in boric acid-containing mixed electrolyte[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2008年04期

7 付宇;侯明;明平文;衣宝廉;梁成浩;;铝合金表面处理新工艺[J];腐蚀科学与防护技术;2008年01期

8 马迪;李淑英;;草酸中多孔阳极氧化铝膜生长动力学和形态结构研究(英文)[J];大连理工大学学报;2008年01期

9 奚兵;;硫酸阳极氧化故障处理[J];电镀与涂饰;2007年08期

10 余祖孝;郝世雄;王莹;左由兵;易伟;;铝阳极氧化膜不同封孔方法的耐腐蚀性能研究[J];轻合金加工技术;2007年04期

，

本文编号：992921