近年來軌道交通飛速發(fā)展,城際鐵路、地鐵、輕軌蓬勃發(fā)展,已成為未來幾年我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資的重點領(lǐng)域。而輕量化是實現(xiàn)高速鐵路提速的最重要手段,實現(xiàn)輕量化的關(guān)鍵技術(shù)之一就是“以鋁代鋼”。但作為高鐵車廂常用的7050鋁合金電極電位比較低,當(dāng)其和其他金屬接觸時,易作為陽極加速腐蝕,且其耐磨性較差。因而鋁合金表面常噴涂一種或者多種涂料進行保護。其中,涂料的選擇中隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步及人民環(huán)保意識的增強,在不斷朝著揮發(fā)性有機化合物（Volatile Organic Compounds,VOC）排放較小的的水性涂料方面發(fā)展,水性涂料在高鐵車廂方面的應(yīng)用愈加廣泛。不過水性涂料依然存在一些問題,比如水性聚氨酯涂層中親水基團的存在,使得其在實際應(yīng)用中又存在耐腐蝕性差等問題。為了滿足高速鐵路環(huán)保及耐腐蝕性能的要求本文采用硅酸鹽電解液體系對7050鋁合金進行微弧氧化處理,以制備表面均勻,耐腐蝕性能較高,且與水性聚氨酯結(jié)合強度優(yōu)異的陶瓷層。并利用粗糙度儀表征膜層粗糙度、厚度儀表征微弧氧化（micro-arc oxidation,MAO）膜層厚度、掃描電鏡（Scanning Electron Microsc... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

微弧氧化膜層微觀結(jié)構(gòu)圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-6-微弧氧化膜層在元素組成方面既有基體中所有合金元素也有來自電解液的元素例如鋁合金在硅酸鈉電解液體系下生成的MAO膜層中含有大量的非晶相SiO2以及Al2O3等，因而可以利用硅烷偶聯(lián)劑對MAO膜層進行疏水改性進一步提高與水性涂料的結(jié)合強度；從相組成上看，基體元素與氧或與電解液中的離子反應(yīng)[45]生成的各種結(jié)構(gòu)的氧化物是膜層的主體相，同時還有由基體中合金元素所形成的各種氧化物。鋁合金微弧氧化膜的主晶相為氧化鋁，其中α和γ相最常見，α相呈斜方六晶型，γ相為立方體晶型。另外α是最穩(wěn)定的，熔點為2000°C左右，俗稱剛玉；γ相是氧化鋁在低溫下的結(jié)晶，呈多孔狀，故其性能不如α相，但在1200°C以上可單向方式轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷胤�(wěn)定相，并伴隨有13%左右的體積收縮。圖1-2MAO膜層表面的多孔結(jié)構(gòu)大量科學(xué)研究表明[21,40,44,46,47]，鋁合金微弧氧化膜層的主體晶相一般由α和γ相兩種氧化鋁晶體相組成，其中遠離基體的膜層外表面α相含量減少，接近基體的過渡區(qū)γ相含量增多。Tian等人經(jīng)過試驗[43]分析認為，形成上述結(jié)構(gòu)梯度的原因，主要與成膜時膜層中不同部位的冷卻速率差異有關(guān)。1.3.3影響微弧氧化膜層性能的主要因素不同的處理工藝會造成微弧氧化膜層相組成，表面形狀，粗糙度，厚度等差異，從而影響雙膜層系統(tǒng)的結(jié)合力，抗腐蝕性能[23][42]，而影響微弧氧化膜層性能的主要因素如下：電參數(shù)的設(shè)定，有無負向脈沖，電壓，電流，頻率以及占空比等電參數(shù)的設(shè)置決定了微弧氧化過程中的能量供應(yīng)情況，將大程度的影響微弧氧化膜層形成過程中膜層的擊穿頻率，放電通道的持續(xù)時間以及放電過程中的最高溫度等，從而進一步影響微弧氧化膜層的孔隙率，相組成，粗糙度以及耐蝕性等等，而反應(yīng)時間主要

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-10-圖1-4膜層—涂料雙膜層結(jié)構(gòu)示意圖Lu等人[37]研究了MAO預(yù)處理對AZ91D鎂合金富鎂底漆環(huán)氧樹脂保護性能的影響。他們證明，由于MAO的結(jié)構(gòu)，環(huán)氧樹脂與Mg基底的粘附性增加。經(jīng)過2400小時鹽霧試驗后，MAO預(yù)處理的涂料體系也顯示出完美的屏障效果。由于MAO膜層的外層結(jié)構(gòu)，有效結(jié)合面積的大大增加，可以使得環(huán)氧樹脂和MAO膜層之間的粘合強度增強。Toorani等人[46]在AZ-31鎂合金基體上研究了作為噴涂環(huán)氧漆料的預(yù)處理工藝，利用在電解質(zhì)溶液中加入二氧化鈰顆粒，成功將二氧化鈰納米顆粒包埋入微弧氧化膜層的微孔中，并且經(jīng)過測試得知，具有阻隔作用及主動防護性能的二氧化鈰可以提高雙膜層系統(tǒng)的抗腐蝕性能，并略提高了環(huán)氧涂料的結(jié)合強度微弧氧化膜層中添加二氧化鈰可以提高環(huán)氧樹脂層的對基底的防腐蝕能力，以及和基底的粘覆強度。如圖1-4。Cui，Xue-Jun等人[60]通過實驗研究了MAO層在烘烤涂料(b-膜層)雙體系中作為預(yù)處理的效果。發(fā)現(xiàn)與只經(jīng)過MAO處理的樣本相比，MAO后噴涂涂料的鎂合金樣品(b-膜層)腐蝕電流密度如圖1-6，下降了兩個或三個數(shù)量級，沒有腐蝕現(xiàn)象的長期浸泡試驗期間觀察到約500h。(嚴(yán)重腐蝕坑被發(fā)現(xiàn)MAO-treated樣品后約168h(沉浸)。B膜層的摩擦系數(shù)值與采用干滑動試驗的MAO膜層的摩擦系數(shù)值相似，而在MAO膜層表面的涂料膜層顯著提高了AZ91D鎂合金的耐磨性。所有這些結(jié)果表明，B-膜層可以通過提供一個厚而密的屏障來進一步保護鎂合金免受腐蝕和磨損。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]面向輕量化的高速動車組構(gòu)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D]. 李定遠.西南交通大學(xué) 2015
[4]鍛態(tài)7050鋁合金熱處理工藝研究[D]. 陳華宇.燕山大學(xué) 2015
[5]表面處理及環(huán)氧鎂鋁復(fù)合涂層對鋁合金保護作用的電化學(xué)研究[D]. 張倩.北京化工大學(xué) 2014



本文編號：3491015