【摘要】：Fe-Cr-Al電熱合金是我國使用最為廣泛的電熱合金,擁有良好的熱穩(wěn)定性和較高的電阻率,在生產(chǎn)實際中較為節(jié)省能源,并且輸入功率穩(wěn)定。但是如果該電熱合金在還原性氣氛中工作,就會被腐蝕,因此在使用之前需要對合金進行表面處理使其在表面生成一層致密的氧化膜。現(xiàn)代常用熱處理的方法使合金表面氧化形成一層致密的薄膜,這種方法耗能較大,而且涂覆過程中必須將電熱絲拉出一定間隙,施工難度大,成本高,并且膜層在使用過程中容易出現(xiàn)破損。本實驗使用堿性電解液,在較低的電流密度下恒流陽極氧化,使Fe-Cr-Al電熱合金表面形成致密、絕緣、耐腐蝕性和力學性能良好的陽極氧化膜,并采用不同方式對制備的氧化膜進行封閉處理以進一步提高耐腐蝕性,相比于傳統(tǒng)工藝,本實驗所采用的方法更加節(jié)能高效,并且膜層的性能也有提升。利用SEM、EDS、XRD、電化學阻抗、極化曲線、力學性能測試、浸泡實驗等實驗方法,表征和測試了膜層的結(jié)構(gòu)和性能,并對氧化過程中不同參數(shù)對膜層性能的影響進行了分析討論。實驗結(jié)果表明,最佳的氧化工藝為電解液成分NaOH 150 g/L,KNO_3 75 g/L,乙二醇100 mL/L,電流密度0.8 A/dm~2,氧化時間1 h。此條件下制備的陽極氧化膜宏觀上均勻致密,絕緣性和耐腐蝕性優(yōu)異,力學性能良好,并且對電解液進行循環(huán)使用測試后發(fā)現(xiàn)電解液多次使用后所制備的氧化膜綜合性能無明顯下降,因此應用到生產(chǎn)實際中的可行性較大。SEM、EDS和XRD的結(jié)果顯示所制備的陽極氧化膜微觀形貌致密,主要是由Fe、Cr和Al的氧化物組成,元素分布均勻。對陽極氧化膜采用不同方式的封閉處理后,耐腐蝕性都得到了進一步提高,其中Al(OH)_3溶膠凝膠法封閉處理后,在3.5 wt.%NaCl溶液中阻抗最大,并且無論是在酸性堿性還在中性的3.5 wt.%NaCl溶液中,腐蝕電流都減小了一個數(shù)量級以上,耐腐蝕性提升最大,而采用重鉻酸鉀封閉、NiF_2冷封閉和沸水封閉后膜層耐腐蝕性雖有提升,但是相比于Al(OH)_3溶膠凝膠法封閉處理都有差距。7天浸泡實驗后,Al(OH)_3溶膠凝膠法封閉處理后的膜層相比于未封閉的析氫量最少,pH值變化最小,并且浸泡后的膜層完整性良好,而未封閉的氧化膜部分區(qū)域出現(xiàn)了破損,說明封閉處理進一步提高了陽極氧化膜的耐腐蝕性。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG174.4
【圖文】：

γ-Al2O3等等，它們的物理性質(zhì)和晶體結(jié)構(gòu)都有區(qū)別，但在加熱后都會變成α-Al2O3，轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖1.1[10]。圖 1.1 氧化鋁各種晶型間的轉(zhuǎn)化關(guān)系[10]Fig.1.1 The transformation relationship between various crystal types of aluminaα-Al2O3莫氏硬度為 9，機械強度較高，并且高溫強度優(yōu)良，在常溫和高溫下電阻均較大，絕緣性能較好，擊穿電壓也較高，表 1.2 為α-Al2O3在不同溫度下的電阻率，由此可見α-Al2O3完全適合作為 Fe-Cr-Al 電熱合金表面的絕緣膜。表 1.2 不同溫度下α-Al2O3的電阻率[10]Table.1.2 The resistivity of the α-Al2O3at different temperatures溫度(℃) 10 200 600 800 1100電阻率(Ω cm) 1×10163×10144×10103.5×1081×1061.4 制備絕緣氧化膜的主要方法1.4.1 溶膠-凝膠法溶膠-凝膠法是指通過溶膠凝膠化和熱處理的方法，在金屬有機或無機化合物表面制備出氧化物或其他固體化合物的方法。一般溶膠-凝膠的過程為：以溶膠或液體化學試劑為原料，在液相中混合均勻，形成無沉淀的穩(wěn)定溶膠，靜置后轉(zhuǎn)變

名稱 成分 含量(g/l)溫度(℃)電流密度(A/dm2)電壓(V) 陽極氧化時間(min)硫酸法 硫酸 150-200 10-50 0.8-1.5 15-22 35-45草酸法 草酸 25-35 15-20 1-2 60-110 120磷酸法磷酸鉻酐氟化氨磷酸氫二銨硼酸55223.22.2134 1.5-2.5 15-25 36鉻酐鉻酐 30-40 38-42 0.4-0.6 30-40 60鉻酐 56-60 32-38 1.5-2.5 0-40 60

第一章 緒論液成分和氧化條件來調(diào)整，并且該多孔層可以通過物理或化學阻擋層上剝離，分離下來的 Al2O3可以用于膜分離。由于氧化膜好，因此具有一定的吸附能力，所以可以通過不同的染料將合，而如果吸附潤滑劑則可以提高耐磨性。在氧化膜的微孔上吸，可以得到對光具有選擇性吸收的膜，這一特性使陽極氧化膜域都有應用。此外，Al2O3陽極氧化膜還有許多特點，如硬度較腐蝕性優(yōu)異，與基體的結(jié)合力較高，即使基體發(fā)生斷裂膜層也極氧化膜是一種性能優(yōu)異的納米功能材料，隨納米科技的進一會有更為廣泛的應用[36,37]。

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本文編號：2773642