铝合金无铬钝化工艺及性能研究

论文摘要

使用最广泛的铝合金钝化处理技术是铬酸盐钝化,但传统铬酸盐钝化膜仍存在着环境方面的不足,研制性能优良的无铬钝化膜具有重要的理论和实际意义。本文主要研究了LY12铝合金表面的锆酸盐钝化工艺,通过单因素实验、正交优化等方法确定了锆酸盐钝化中高锰酸钾-氟锆酸钾钝化和双氧水-氟锆酸钾钝化的最佳工艺。研究表明,高锰酸钾-氟锆酸钾钝化的最佳工艺为:KMnO4含量5.0g/L,K2ZrF6含量3.0g/L,pH值2.2,温度50℃,时间60s;双氧水-氟锆酸钾钝化的最佳工艺为:H2O2浓度45ml/L,K2ZrF6含量5.0g/L,pH值3.0,温度50℃,时间90s。通过电化学性能测试和中性盐雾实验对锆酸盐钝化膜的耐蚀性进行研究,其结果表明双氧水-氟锆酸钾钝化膜的耐蚀性要比高锰酸钾-氟锆酸钾钝化膜的耐蚀性有很大提高,双氧水-氟锆酸钾钝化膜显著提高了铝合金的抗腐蚀能力。采用SEM、EDS对锆酸盐钝化膜进行分析,结果表明,高锰酸钾-氟锆酸钾钝化膜的膜层表面吸附着颗粒状的氧化物,并且有明显的凹陷存在,钝化膜由Al、O、Mn、Zr等元素组成。双氧水-氟锆酸钾钝化膜的整个膜层表面都分布着不均匀的皲裂纹,整体类似于“干枯河床”状,同时还呈现出多孔的蜂窝结构,钝化膜由Al、O、Zr等元素组成。通过电化学性能测试、中性盐雾实验和SEM表面形貌分析对不同的后处理工艺进行筛选,确定了氟-镍+沸水双重后处理工艺。并与未经过后处理的钝化膜进行对比,结果表明钝化膜经过后处理可以有效地改善膜层的表面形貌,提高膜层的耐腐蚀性能。将锆酸盐钝化膜与铬酸盐钝化膜进行氟-镍+沸水双重后处理,通过电化学性能测试和中性盐雾实验对不同钝化膜的耐蚀性进行对比研究,其结果表明锆酸盐钝化膜中的双氧水-氟锆酸钾钝化膜的耐蚀性优于高锰酸钾-氟锆酸钾钝化膜的耐蚀性,与铬酸盐钝化膜的耐蚀性相接近。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 铝及铝合金
• 1.2 铝及铝合金的铬酸盐钝化
• 1.2.1 六价铬钝化
• 1.2.2 三价铬钝化
• 1.2.3 铬酸盐钝化存在的问题
• 1.3 铝及铝合金的无铬钝化
• 1.3.1 锆酸盐钝化
• 1.3.2 钛酸盐钝化
• 1.3.3 钼酸盐钝化
• 1.3.4 锂盐钝化
• 1.3.5 高锰酸盐钝化
• 1.3.6 稀土金属盐钝化
• 1.3.7 有机类钝化
• 1.3.8 无铬钝化存在的问题
• 1.4 本课题研究的目的和意义
• 1.5 本课题研究的内容
• 第2章 实验方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验仪器及药品
• 2.3 工艺流程
• 2.4 铝合金的表面预处理
• 2.4.1 粗糙表面的整平
• 2.4.2 脱脂除油
• 2.4.3 抛光
• 2.4.4 碱性化学除油
• 2.4.5 酸性出光
• 2.5 钝化工艺
• 2.5.1 钝化处理的基本步骤
• 2.5.2 铝合金铬酸盐钝化
• 2.5.3 铝合金锆酸盐钝化
• 2.6 钝化膜后处理工艺
• 2.7 性能测试
• 2.7.1 钝化膜的外观质量检测
• 2.7.2 钝化膜厚度测试
• 2.7.3 电化学性能测试
• 2.7.4 扫描电子显微镜分析
• 2.7.5 中性盐雾实验
• 第3章 锆酸盐钝化工艺研究
• 3.1 高锰酸钾-氟锆酸钾钝化工艺的研究
• 3.1.1 钝化液各组分的研究
• 3.1.2 工艺参数的研究
• 3.1.3 高锰酸钾-氟锆酸钾钝化工艺优化
• 3.2 双氧水-氟锆酸钾钝化工艺的研究
• 3.2.1 钝化液各组分的研究
• 3.2.2 工艺参数的研究
• 3.2.3 双氧水-氟锆酸钾钝化工艺优化
• 3.3 锆酸盐钝化膜的性能对比研究
• 3.3.1 钝化膜的外观评定结果
• 3.3.2 钝化膜的电化学测试结果
• 3.3.3 中性盐雾实验
• 3.3.4 钝化膜的表面形貌及元素分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 锆酸盐钝化膜后处理工艺研究
• 4.1 后处理对高锰酸钾-氟锆酸钾钝化膜的影响
• 4.1.1 常温氟-镍后处理工艺的研究
• 4.1.2 钝化膜的电化学测试结果
• 4.1.3 中性盐雾实验
• 4.1.4 钝化膜的表面形貌分析
• 4.2 后处理对双氧水-氟锆酸钾钝化膜的影响
• 4.2.1 钝化膜的电化学测试结果
• 4.2.2 中性盐雾实验
• 4.2.3 钝化膜的表面形貌分析
• 4.3 锆酸盐钝化的成膜机理分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 锆酸盐钝化膜与铬酸盐钝化膜的性能对比研究
• 5.1 钝化膜电化学测试结果
• 5.1.1 钝化膜的塔菲尔曲线分析
• 5.1.2 钝化膜的交流阻抗图谱分析
• 5.2 中性盐雾实验
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
• 致谢