高硅铝合金锡盐电解着色工艺及其性能研究

论文摘要

在铝基体中插入硅元素能够改善其铸造性能,增加其硬度和强度,但也降低了其耐磨性和耐蚀性等,研究高硅铝合金的电解着色工艺,能够使表面达到良好的抗腐蚀性能和装饰性能,对高硅铝合金的工业应用具有重要意义。本文选用锡盐电解着色体系,通过查阅相关书籍和文献,确定了着色主盐、添加剂种类、着色时间、交流电压以及着色温度。设计正交实验方案,以着色膜的颜色、均匀性、耐蚀性、着色液稳定性为评定指标,确定了最优电解着色液的配方成分：硫酸亚锡（12g/L）、硫酸（12g/L）、硼酸（6g/L）、稳定剂Ⅰ（14g/L）和稳定剂Ⅱ（1.2g/L）,并在此基础上,考察着色时间、温度、交流电压等工艺参数的影响,最后选定电解着色时间为：10-15min,电解着色温度为：20～25℃,交流电压为：12V～25V。电解着色后,在铝件表面形成色泽均匀、不同色系的着色膜。根据项目要求,表面处理后铝型材的消耗量要小于0.9%,本文考察了铝试样处理前后的质量变化情况。结果表明,阳极氧化后试样增重率为1.476%o,电解着色后增重率为1.566‰,封孔后增重率为1.71%o,符合要求。本文采用SEM,EDS、XRF、XRD等对着色膜的形貌、成分和结构进行了分析,结果表明：电解着色后沉积了金属锡,着色膜厚度约为13μm,符合项目要求。本文研究了着色膜的耐磨性及热稳定性,结果表明：用金相砂纸或橡皮来回摩擦着色膜层,未出现掉色现象；300℃着色膜耐热性良好。化学浸泡实验和中性盐雾实验表明：电解着色试样的耐蚀性比未经处理的裸样的耐蚀性要好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 表面处理技术简介
• 1.2.1 化学氧化处理技术
• 1.2.2 阳极氧化处理技术
• 1.2.3 微弧氧化处理技术
• 1.3 铝及铝合金阳极氧化技术
• 1.3.1 阳极氧化机理
• 1.3.2 阳极氧化膜的成长过程
• 1.3.3 阳极氧化膜的结构、组成
• 1.3.4 阳极氧化工艺
• 1.4 金属着色技术
• 1.4.1 着色技术概述
• 1.4.2 着色技术的分类
• 1.5 铝及铝合金阳极氧化膜着色技术
• 1.5.1 氧化膜着色技术分类
• 1.5.2 电解着色机理
• 1.5.3 电解着色方法
• 1.5.4 电解着色工艺的发展
• 1.6 选题目的及意义
• 1.7 本课题研究的主要内容
• 第2章 实验用品、仪器和实验方法
• 2.1 实验材料、试剂及仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 实验装置
• 2.2.2 实验工艺流程
• 2.2.3 实验预处理
• 2.2.4 阳极氧化实验方法
• 2.2.5 电解着色正交实验和最优工艺的确定
• 2.2.6 封孔工艺
• 2.2.7 表面处理后铝试样质量变化
• 2.3 电解着色膜的质量评定方法
• 2.3.1 外观质量评定
• 2.3.2 耐磨性检测
• 2.3.3 热稳定性检测
• 2.3.4 热震实验
• 2.3.5 滴碱实验
• 2.3.6 化学浸泡实验
• 2.3.7 中性盐雾实验（NSS）
• 2.4 电解着色膜层的物理检测
• 2.4.1 金相显微镜观察不同试样的表面微观形貌
• 2.4.2 扫描电镜（SEM）
• 2.4.3 着色膜的能谱（EDS）分析
• 2.4.4 X-射线荧光光谱分析（XRF）
• 2.4.5 X-射线衍射（XRD）
• 第3章 实验结果与讨论
• 3.1 基础着色液配方的确定
• 3.1.1 正交实验综合评定标准
• 3.1.2 正交实验结果与分析
• 3.1.3 电解着色液各因素影响分析
• 3.2 工艺参数对电解着色的影响
• 3.2.1 电解着色时间对着色膜的影响
• 3.2.2 温度对着色膜的影响
• 3.2.3 交流电压对着色膜的影响
• 3.2.4 阳极氧化时间对着色膜的影响
• 3.3 表面处理后铝试样质量变化结果分析
• 3.4 电解着色膜层的性能测试结果
• 3.4.1 目视外观结果
• 3.4.2 着色膜耐磨性测试
• 3.4.3 热稳定性检测
• 3.4.4 热震实验
• 3.4.5 化学浸泡实验分析
• 3.4.6 中性盐雾实验
• 3.5 电解着色膜层的物理检测
• 3.5.1 着色膜形貌
• 3.5.2 X-射线衍射（XRD）分析
• 3.5.3 着色膜化学成分分析
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表论文情况