發(fā)布時(shí)間：2020-11-02 06:04

　　 鋁合金是迄今為止應(yīng)用范圍最廣的有色輕金屬材料,在電子、機(jī)械、航空航天、國防、軍事等領(lǐng)域具有不可撼動(dòng)的地位。但鋁化學(xué)活性高,表面易氧化,自氧化薄膜在苛刻環(huán)境下對(duì)金屬基體的防護(hù)能力極為有限,易造成設(shè)備腐蝕失效,滋生安全事故。因此,表面改性處理對(duì)鋁合金的應(yīng)用具有重要意義�；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化是鋁合金最經(jīng)濟(jì)、最有效、應(yīng)用范圍最廣的表面處理技術(shù)之一。傳統(tǒng)的鉻化處理雖然效果好,但因Cr~(6+)的劇毒而被限制使用,因此,開發(fā)新型環(huán)保的無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)成為鋁化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題。本文以6063鋁合金擠壓型材為研究對(duì)象,以開發(fā)低溫、無毒的鋁合金無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)為研究目標(biāo),對(duì)新型鋁合金化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的制備及其封閉處理工藝進(jìn)行了研究。論文主要研究工作及成果/結(jié)果如下:(1)化學(xué)轉(zhuǎn)化液有效組分篩選、配方及工藝優(yōu)化以轉(zhuǎn)化膜宏觀形貌、硫酸銅點(diǎn)滴時(shí)間t_D、膜面密度ρ及膜/基結(jié)合力為主要評(píng)價(jià)指標(biāo),在篩選轉(zhuǎn)化液有效成分的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)研究轉(zhuǎn)化液配方及工藝參數(shù)對(duì)成膜效果的影響規(guī)律,最終鎖定磷酸基鈦-鎢酸鹽轉(zhuǎn)化液最佳配方及工藝條件如下:H_3PO_4 10mL/L,促進(jìn)劑A 3.5g/L,K_2Ti F_6 1.1g/L,Na_2WO_41g/L,絡(luò)合劑B為1.5g/L,pH=2.40,轉(zhuǎn)化溫度40℃,處理時(shí)間10min。(2)磷酸基鈦-鎢酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜封閉工藝研究為了進(jìn)一步提高膜層耐蝕性,分別研究了硅酸鹽和鉬酸鹽封閉體系對(duì)轉(zhuǎn)化膜封閉效果的影響,研究結(jié)果表明:最佳封閉工藝為鉬酸鈉14g/L,封閉溫度50℃,封閉時(shí)間30min。封閉處理后,轉(zhuǎn)化膜均勻平整,呈金褐色,膜/基結(jié)合力良好。(3)典型試樣性能分析對(duì)封閉前后的磷酸基鈦-鎢酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化典型試樣以及傳統(tǒng)Alodine試樣、鋁合金空白試樣分別進(jìn)行全浸腐蝕試驗(yàn)、硫酸銅點(diǎn)滴試驗(yàn)、動(dòng)電位極化(PDP)測(cè)試以及SEM、EDS分析。SEM觀察結(jié)果表明:轉(zhuǎn)化試樣表面完全被Ti-W轉(zhuǎn)化膜覆蓋,表面均勻分布大量淺坑,微觀結(jié)構(gòu)呈“蜂窩”狀,膜層間存在孔隙。封閉后,SEM結(jié)果顯示在已有膜層的縫隙處生成了新膜層,新生膜層表面存在著大量微小裂紋,表面附著有許多“枝椏”結(jié)構(gòu)。全浸腐蝕試驗(yàn)、點(diǎn)滴試驗(yàn)結(jié)果表明:轉(zhuǎn)化膜耐蝕性排序如下:轉(zhuǎn)化+封閉試樣Alodine試樣≥轉(zhuǎn)化試樣空白試樣,其中轉(zhuǎn)化試樣與Alodine試樣t_D值僅相差5s。PDP測(cè)試結(jié)果表明:轉(zhuǎn)化試樣、Alodine試樣及典型轉(zhuǎn)化+封閉試樣在3.5wt%NaCl溶液中對(duì)應(yīng)E_(corr)分別為-0.668V、-0.612V和-0.425V,與空白試樣相比分別正移303mV、359mV和546mV;對(duì)應(yīng)i_(corr)分別為4.02×10~(-3)μA/cm~2、1.26×10~(-3)μA/cm~2和0.691×10~(-3)μA/cm~2,相較于空白試樣均下降了3個(gè)數(shù)量級(jí),且封閉后的轉(zhuǎn)化試樣降幅最大。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG174.4
【部分圖文】：

表 2-3 主要實(shí)驗(yàn)儀器型號(hào)及生產(chǎn)廠家編號(hào) 儀器名稱 型號(hào) 生產(chǎn)廠家1 金相拋光機(jī) PG-2A 上海金相機(jī)械設(shè)備有限公司2 超聲波清洗機(jī) KM-34B 深圳市樂達(dá)精密工具有限公司3 pH 測(cè)試儀 pHS-3C 上海精科4 電子分析天平 Sartorius B（120g/0.1mg） 德國5 電子天平 JJ3000（0.1g-3000g） 常熟市雙杰測(cè)試儀器廠6 數(shù)字恒溫水浴鍋 雙列六孔（ 1℃） 金壇市良友儀器有限公司7 電子數(shù)顯卡尺 0-150mm 上海申韓量具有限公司8 電化學(xué)工作站 CHI604C 上海晨華儀器公司9 掃描電鏡 Merlin 德國 Zeiss 公司10 電熱蒸餾水器 DZ-5 上海三申醫(yī)療器械有限公司2.2 技術(shù)路線本論文的技術(shù)研究路線如圖 2-1 所示。

圖 3-11 轉(zhuǎn)化溫度對(duì)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜宏觀形貌的影響：a) 30℃, b) 35℃, c) 40℃, d) 45℃, e) 50℃3.6.2 溶液 pH 值化學(xué)轉(zhuǎn)化是發(fā)生于固/液相界的多相電化學(xué)反應(yīng)過程，是膜的形成和溶解相互競(jìng)爭的過程。因此，轉(zhuǎn)化液 pH 值對(duì)轉(zhuǎn)化成膜效率及膜層質(zhì)量均會(huì)產(chǎn)生重要影響。轉(zhuǎn)化液 pH值變化對(duì)成膜效果影響規(guī)律研究結(jié)果見表 3-8 和圖 3-12。其中，轉(zhuǎn)化溫度和轉(zhuǎn)化時(shí)間分別控制為 40℃、10min。溶液 pH 值以 10wt%H2SO4溶液和 10wt%NaOH 溶液調(diào)節(jié)，由pHS-3C 型酸度計(jì)進(jìn)行測(cè)定�？梢姡弘S溶液 pH 值升高，轉(zhuǎn)化膜膜層面密度和耐蝕性均先升后降，當(dāng) pH=2.40 時(shí)，ρ 和 tD均達(dá)到最佳值。當(dāng)溶液 pH 值過低時(shí)，轉(zhuǎn)化膜形成過程較其溶解過程優(yōu)勢(shì)不大，因此膜層凈生長速率低，所得膜層薄，對(duì)侵蝕性介質(zhì)的阻擋能力差；當(dāng)溶液 pH 值過高時(shí)，Al 基體的陽極溶解過程過快，成膜受阻，因此轉(zhuǎn)化效率降低，膜層薄而不均且膜/基結(jié)合力亦不理想。表 3-8 溶液 pH 值對(duì)轉(zhuǎn)化效果的影響

試樣前處理后表面SEM形貌
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2866667