【摘要】：鋁是地球上含量最豐富的金屬元素,鋁及其合金具有密度小、導電性好、導熱性好、比強度高等特點,在航空、航天、海洋運輸、汽車、建筑等領域中廣泛應用。鋁在空氣中可以生成有一定防護作用的A1203鈍化膜,但該鈍化膜很薄,很容易被外力破壞,而且在海洋及其他惡劣的環(huán)境中,鈍化膜又很容易被腐蝕,無法為鋁及其合金提供持久保護。因此對鋁及其合金表面防護的研究,具有非常重要的理論和實際意義。本文采用微弧氧化的方法,在2A02硬鋁合金表面生成一層氧化物陶瓷膜,其相組成為α-Al2O3和γ-Al2O3,具有硬度高、耐腐蝕、耐高溫的特點,可以提高鋁合金的耐腐蝕性、抗高溫性和耐磨性。微弧氧化陶瓷膜表面致密度高,厚度可達20μm,可以很好的隔絕鋁合金基體與腐蝕介質發(fā)生接觸,從而對基體進行保護。研究表明,微弧氧化陶瓷膜相比鋁合金在海水腐蝕試驗及鹽霧試驗中的耐腐蝕性能均有一定的提高,陶瓷膜在腐蝕介質中主要發(fā)生點蝕。研究正向電參數(shù)、負向電參數(shù)、微弧氧化時間對陶瓷膜性能的影響,實驗結果表明：正向電參數(shù)不斷發(fā)生擊穿,促進陶瓷膜的生長；負向電參數(shù)可以均衡溶液內各處的離子濃度,穩(wěn)定正脈沖放電效果,提高電流密度和正脈沖能量,負向電參數(shù)還可以溶解放電產(chǎn)物,提高陶瓷膜表面質量。正負電參數(shù)共同作用可以增加陶瓷膜厚度,減小孔隙率,生成性能優(yōu)良的陶瓷膜,但負向脈沖參數(shù)應略小于正向脈沖。陶瓷膜性能與脈沖做功的總能量相關,即微弧氧化反應時間與單個脈沖能量的乘積。在電解液中添加分散劑六偏磷酸鈉(NaPO3)6和穩(wěn)定劑丙三醇(C3H8O3),可以提高溶液中離子的均勻性、微弧氧化反應的穩(wěn)定性和正脈沖放電能量,使陶瓷膜孔隙率降低,厚度增加。添加劑中的PO3-離子與電擊穿產(chǎn)生的Al3+離子發(fā)生反應,在陶瓷膜中生成粘結劑AlPO4,提高了陶瓷膜的力學性能,增加了基體與腐蝕介質的隔離作用,陶瓷膜的耐腐蝕性能進一步提高,腐蝕速率下降。采用電泳Al(NO3)3的方式對陶瓷膜進行封孔,在陶瓷膜表面沉積一層的Al2O3膜層,完全覆蓋陶瓷膜的表面,并與陶瓷膜產(chǎn)生機械嚙合,生成復合涂層。通過正交試驗,獲得最佳電泳封孔工藝參數(shù)為：雙脈沖,頻率200Hz,正負脈沖工作比40%,封孔電壓為85V,電解液濃度20g/L,封孔時間30min,電流密度為35～40mA/cm2,獲得的復合涂層厚度可達60μm,表面孔隙率為2個/mm2,接近于零,經(jīng)300h中性鹽霧實驗、海水浸泡實驗和電化學分析實驗分析,試驗結果表明復合涂層在海水中的腐蝕速率為0.0046g/(m2·h),約為陶瓷膜的1/4,在鹽霧試驗中的腐蝕速率為0.0026g/(m2·h),約為陶瓷膜的1/5。2A02鋁合金通過微弧氧化處理,添加(NaPO3)6和C3H8O3改性,電泳封孔,獲得微弧氧化-電泳復合涂層,電泳涂層一層厚度約為25μm的γ-Al2O3,底層為微弧氧化陶瓷膜,復合涂層厚度在60μm左右,孔隙率小,可以很好的隔離基體與腐蝕介質接觸,起到保護鋁合金的作用。
【學位授予單位】：河北工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG178

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本文編號：2542512