6063铝合金表面稀土转化膜工艺优化及溶液稳定性研究

论文摘要

本文主要针对6063铝合金表面高性能稀土转化膜的制备,工艺的优化及成膜溶液的稳定性进行了研究,通过引入成膜“促进剂”和成膜溶液的“稳定剂”,提高了转化膜成膜效率,延长了成膜液的使用寿命。在此基础上对膜层的沉积过程、组织、相结构及生长机理进行了探讨。具体结果如下：正交试验和单因素实验研究结果表明了“促进剂”HF2-盐对稀土转化膜的形成和生长具有较好的促进作用,可实现室温条件下,快速、完整、均匀成膜；“稳定剂”混合酸对膜层质量和溶液稳定性有较大改善作用。转化膜生长是分阶段进行的,初始阶段在试样表面形成三维骨架,构成稀土膜的基本空间结构,随后向空间构架内不断沉积A1、Ce的氧化物或氢氧化物,直至将空间填平,形成致密的具有一定厚度、耐腐蚀性能和良好外观的膜层。此后在致密转化膜基础上沉积一层新的骨架,随沉积时间延长,骨架再次被填实,周而复始,直至膜层生长基本处于停滞状态。膜层相呈非晶态,主要由氧化铈（氢氧化铈）、二氧化锰及铝的氧化物组成。表面大量的不规则颗粒中Ce、Mn、O含量均较高,是由不均沉积造成的。膜层截面形貌显示,转化膜生长的初始阶段,Ce、Mn元素可能是以扩散的形式渗透到基体内部,从内部向外生长。Al元素含量由基体表面向外逐渐降低,直至为零；Ce、Mn、O含量由基体表面向外先升高,后降低。造成铝含量逐渐降低的原因可能是由于初始阶段,基体Al元素不断被溶蚀,形成A13+进入溶液,部分参与成膜,随着膜层的增厚,溶液中腐蚀性阴离子无法进入基体,膜层阻碍了阳极区Al的氧化进程,反应逐渐停止。“稳定剂”是由醋酸和硼酸按照摩尔浓度1：15比例混合而成,通过对转化液酸度和溶液中F-浓度控制达到稳定溶液寿命目的。可使溶液由原来20小时出现沉淀延长至30天。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 铝合金表面处理传统技术概况
• 1.1.1 阳极氧化
• 1.1.2 化学转化膜技术
• 1.2 稀土转化膜技术
• 1.2.1 稀土转化膜技术研究概况
• 1.2.2 稀土转化膜成膜工艺
• 1.2.3 稀土转化膜成膜机理
• 1.3 稀土转化膜存在问题
• 1.4 论文选题的立论、目的和意义
• 第二章 实验方法
• 2.1 实验技术路线
• 2.2 实验材料、药品设备准备
• 2.3 稀土转化膜制备工艺
• 2.3.1 前处理工艺
• 2.3.2 稀土转化膜的制备
• 2.4 转化膜质量、性能及影响因素
• 2.4.1 转化膜外观及表面质量
• 2.4.2 转化膜微观形貌观察及成分分析
• 2.4.3 成膜溶液的影响因素
• 2.5 耐腐蚀性能检测
• 2.5.1 全浸蚀实验
• 2.5.2 点滴实验
• 2.6 转化膜生长过程研究
• 2.7 转化膜XPS分析
• 2.8 转化膜相结构(XRD与截面分析（EPMA）
• 第三章 膜层制备工艺的优化及影响因素确定
• 3.1 正交试验结果
• 3.2 PH值、促进剂浓度因素对膜层的影响
• 3.2.1 pH值对转化膜的影响
• 3.2.2 促进剂对转化膜的影响
• 3.3 溶液稳定剂对溶液寿命的影响
• 3.4 促进剂作用过程探讨
• 3.5 本章小结
• 第四章 膜层微观结构分析及成膜机理探讨
• 4.1 转化膜的形成和生长过程研究
• 4.1.1 成膜时间对膜层结构的影响
• 4.1.2 不同成膜时间膜厚及单位面积膜层质量
• 4.1.3 不同成膜时间膜层EDS分析
• 4.1.4 不同成膜时间的XRD分析
• 4.2 膜层结构研究
• 4.2.1 膜层表面及组织特征
• 4.2.2 XPS分析
• 4.2.3 膜层截面分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 性能检测
• 5.1 全浸蚀实验
• 5.2 动电位极化曲线
• 5.3 涂装后检测结果分析
• 结论与展望
• 1 结论
• 2 工作展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢