铝管表面无铬钝化及质量检测方法研究

论文摘要

本文基于蒸发器铝管在线钝化需求,研究一个以硅烷为主体的钝化配方以及相关的质量检测方法。正交试验设计得到最优钝化配方为乙烯基三甲氧基硅烷（A-171）,15m1/L:缓蚀剂A,4.0g/L；尿素,1.0g/L；乙醇,15 ml/L；pH,3.0.单因素实验得到最优工艺条件为：钝化时间为30s,钝化温度为50℃,固化温度为100℃,固化时间为120min。研究建立了钝化铝管质量检测方法,采用盐雾试验、碱浸失重实验、析氢实验及电化学测试、硫酸铜点滴法对铝管耐腐蚀性能进行检测和表征。盐雾试验表明钝化管可从空白管的32h（中性盐雾试验）、3h（铜加速盐雾试验）提高到296h（中性盐雾试验）、32h（铜加速盐雾试验）,碱浸失重由空白的42.25g/（m2·h）降低到11.06g/（m2.h）,开始析出氢气时间由空白的30min提高到100min。电化学测试Tafel极化曲线和EIS数据拟合结果显示,钝化管的自腐蚀电流密度比空白管显著下降,达到5.335×10-7A/cm2,钝化管阻抗值比空白提高了70倍,达5.765×105Ω。扫描电镜图（SEM）显示钝化管表面生成一层均匀致密的钝化膜,对铝基体起到保护作用,提高了铝管的耐蚀性能。能谱图表明钝化膜主要由Al,C,O,Si,P和少量N组成。方法比较表明,硫酸铜点滴法与常规检测法结果一致,但该法具有简单快速,可作为生产现场质量监控手段。论文还对硅烷水解和成膜机理进行了初步分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 铝及其合金概述
• 1.1.1 铝及其合金腐蚀
• 1.1.2 铝及其合金的腐蚀形态
• 1.2 铝及其合金的表面防护方法
• 1.2.1 阳极氧化处理
• 1.2.2 化学钝化
• 1.2.3 硅烷钝化
• 1.3 金属表面处理后耐蚀性检测方法
• 1.3.1 铝及其合金耐蚀性检测
• 1.3.2 镀锌钢板耐蚀性检测
• 1.3.3 镁合金耐蚀性检测
• 1.3.4 不锈钢耐蚀性检测
• 1.3.5 铜耐蚀性检测
• 1.4 论文的研究意义及内容
• 第二章 实验方法
• 2.1 实验材料、药品及仪器
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.3 主要试剂
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 铝管表面预处理
• 2.2.2 钝化液配置
• 2.2.3 钝化膜的制备
• 2.3 铝管钝化后质量检测方法
• 2.3.1 盐雾试验
• 2.3.2 碱浸失重实验
• 2.3.3 析氢实验
• 2.3.4 电化学检测
• 第三章 铝管表面耐腐蚀性能检测方法的建立
• 3.1 盐雾试验在铝管耐腐蚀性能检测中的应用
• 3.1.1 中性盐雾试验
• 3.1.2 乙酸加速盐雾试验
• 3.1.3 铜加速乙酸盐雾试验
• 3.1.4 不同盐雾试验之间的联系
• 3.2 耐腐蚀性能快速检测方法的建立
• 3.2.1 快速检测方法的选取
• 3.2.2 硫酸铜点滴实验的建立
• 3.3 硫酸铜点滴法与常规检测法的对比和联系
• 3.3.1 不同检测方法对耐腐蚀性能的检测
• 3.3.2 不同耐腐蚀性检测方法的比较
• 3.4 小结
• 第四章 铝管表面无铬钝化配方的开发及耐蚀性研究
• 4.1 钝化配方的开发和工艺优化
• 4.1.1 有机钝化配方的确定
• 4.1.2 正交试验结果分析
• 4.1.3 钝化工艺优化
• 4.2 铝管表面钝化膜的制备
• 4.3 钝化铝管耐蚀性检测
• 4.3.1 盐雾试验
• 4.3.2 碱浸失重实验
• 4.3.3 析氢实验
• 4.3.4 电化学测试
• 4.3.5 硫酸铜点滴实验
• 4.4 试样形貌及成分表征
• 4.5 机理初探
• 4.5.1 硅烷水解机理
• 4.5.2 成膜机理
• 4.5.3 固化成膜
• 4.6 小结
• 第五章 工业钝化管的质量检测
• 5.1 铝管在线钝化工艺及设备
• 5.2 在线钝化铝管的质量检测
• 5.3 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果