本文關(guān)鍵詞：鋁合金表面耐蝕防污化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的制備與性能研究

  更多相關(guān)文章： 鋁合金 轉(zhuǎn)化膜 耐蝕性 FAS-17修飾 疏水 清洗率 防污性能

【摘要】：鋁合金是應(yīng)用最為廣泛的有色金屬材料。但是鋁合金在惡劣環(huán)境中不能滿足耐蝕性的要求,而且鋁合金表面防污去污性能較差,為了提高鋁合金的耐蝕性以及防污去污能力,需要對鋁合金進(jìn)行一定的表面處理。本文開發(fā)了一種無鉻轉(zhuǎn)化處理工藝,以氟鈦酸鉀、氟鋯酸鉀為成膜主鹽,高錳酸鉀為氧化劑,氟化鈉為促進(jìn)劑在5052鋁合金表面制備了一層均勻致密、附著力良好的土黃色轉(zhuǎn)化膜。用FAS-17氟硅烷對轉(zhuǎn)化膜進(jìn)行后處理,提高了鋁合金表面的防污去污性能。采用SEM、EDS、FT-IR、XPS、DSC對轉(zhuǎn)化膜的形貌、成分以及熱穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。通過硫酸銅點(diǎn)滴實(shí)驗(yàn)、浸泡腐蝕實(shí)驗(yàn)、極化曲線測試、交流阻抗測試、熒光顯微鏡分析以及色差分析對其耐蝕性和防污性能進(jìn)行了研究,探討了其耐蝕防污機(jī)理。通過正交實(shí)驗(yàn)和單因素實(shí)驗(yàn)對影響轉(zhuǎn)化膜性能的實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行了研究,如處理液pH、成膜時間、處理溫度、KMnO4濃度、NaF濃度K2TiF6濃度以及K2ZrF6濃度。通過實(shí)驗(yàn)得到了優(yōu)化的工藝參數(shù)：KMnO44g/L, NaF0.1g/L, K2ZrF60.25g/L, K2TiF61.5g/L,處理液pH為2.0,處理溫度為70 ～80℃,處理時間為5min。轉(zhuǎn)化膜主要由AlF33H2O、AlOx/Al、Al2O3、MnO2、TiO2組成。經(jīng)過轉(zhuǎn)化處理和封閉處理鋁合金在3.5%氯化鈉溶液中的腐蝕速率由0.240g/(m2.h)降低為0.046 g/(m2·h)。極化曲線測試表明,轉(zhuǎn)化處理后鋁合金的自腐蝕電位明顯升高,自腐蝕電流密度由1.10μA/cm2降低為0.04μA/cm2,降低了大約2個數(shù)量級。交流阻抗測試發(fā)現(xiàn),鋁合金經(jīng)過轉(zhuǎn)化處理和鎳鹽封閉處理,膜層電阻由75.9 μΩ·cm2增大到255.8 KΩ·cm2,表現(xiàn)出良好的防護(hù)性能。對鋁合金試樣進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理和FAS-17修飾兩步處理,在轉(zhuǎn)化膜表面形成一層很薄的氟硅烷膜,具有一定的疏水性。經(jīng)過FAS-17修飾后,鋁合金在3.5%氯化鈉溶液中的腐蝕速率降低為0.0118 g/(m2·h)。極化曲線結(jié)果表明,FAS-17修飾后膜層的自腐蝕電位升高到-590mV,自腐蝕電流密度降低到0.005μA/cm2,耐蝕性進(jìn)一步提高。交流阻抗測試表明,修飾后膜層電阻為1479KΩ·cm2,具有良好的屏蔽性能。對FAS-17修飾后的膜層進(jìn)行了模擬污染物實(shí)驗(yàn)。采用熒光顯微鏡觀察了膜層表面去除污染物后的殘留物中的熒光物質(zhì)。采用色差儀分析了膜層表面去除污染物前后的色差。計(jì)算并對比了鋁合金試樣經(jīng)不同處理后的清洗率。結(jié)果表明,經(jīng)過FAS-17修飾后膜層的清洗率最大,防污性能最好。
【關(guān)鍵詞】：鋁合金 轉(zhuǎn)化膜 耐蝕性 FAS-17修飾 疏水 清洗率 防污性能
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 符號說明15-16
• 第一章 緒論16-32
• 1.1 鋁及鋁合金概述16-17
• 1.2 鋁合金表面處理技術(shù)17-20
• 1.3 化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的研究及發(fā)展20-27
• 1.4 鋁合金表面表面防污去污技術(shù)的發(fā)展27-29
• 1.5 論文的研究內(nèi)容和研究意義29-32
• 1.5.1 論文的研究意義30
• 1.5.2 論文的研究內(nèi)容30-32
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料與方法32-40
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料32-33
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)基材32
• 2.1.2 主要化學(xué)試劑32
• 2.1.3 主要實(shí)驗(yàn)儀器32-33
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法33-35
• 2.2.1 前處理工藝33-34
• 2.2.2 轉(zhuǎn)化處理34
• 2.2.3 封閉處理34-35
• 2.3 性能測試35-40
• 2.3.1 轉(zhuǎn)化膜外觀質(zhì)量檢測35
• 2.3.2 轉(zhuǎn)化膜結(jié)合力測試35
• 2.3.3 轉(zhuǎn)化膜厚度測量35
• 2.3.4 轉(zhuǎn)化膜連續(xù)性分析35
• 2.3.5 轉(zhuǎn)化膜表面形貌與成分分析35-36
• 2.3.6 轉(zhuǎn)化膜耐蝕性分析36-37
• 2.3.7 轉(zhuǎn)化膜防污性能測試37-40
• 第三章 鋁合金表面轉(zhuǎn)化處理工藝的優(yōu)化40-56
• 3.1 正交實(shí)驗(yàn)40-42
• 3.1.1 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)40
• 3.1.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析40-41
• 3.1.3 極差分析41-42
• 3.2 單因素實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析42-55
• 3.2.1 轉(zhuǎn)化液pH的確定42
• 3.2.2 成膜時間的影響42-47
• 3.2.3 溫度的影響47-48
• 3.2.4 高錳酸鉀濃度的影響48-50
• 3.2.5 氟化鈉濃度的影響50-52
• 3.2.6 氟鈦酸鉀濃度的影響52-53
• 3.2.7 氟鋯酸鉀濃度的影響53-55
• 3.3 本章小結(jié)55-56
• 第四章 鋁合金表面轉(zhuǎn)化膜層的防護(hù)作用與耐蝕機(jī)理研究56-70
• 4.1 轉(zhuǎn)化膜外觀質(zhì)量檢測56
• 4.2 轉(zhuǎn)化膜SEM和EDS分析56-60
• 4.3 轉(zhuǎn)化膜FT-IR分析60-61
• 4.4 轉(zhuǎn)化膜XPS分析61-64
• 4.5 轉(zhuǎn)化膜DSC分析64
• 4.6 轉(zhuǎn)化膜耐蝕性分析64-68
• 4.6.1 硫酸銅點(diǎn)滴實(shí)驗(yàn)64-65
• 4.6.2 浸泡腐蝕實(shí)驗(yàn)65
• 4.6.3 極化曲線測試65-66
• 4.6.4 交流阻抗測試66-68
• 4.7 本章小結(jié)68-70
• 第五章 鋁合金表面轉(zhuǎn)化膜防污去污性能及其后處理工藝的影響研究70-86
• 5.1 轉(zhuǎn)化膜后處理70-72
• 5.1.1 氟硅烷溶液的配制71-72
• 5.1.2 沸水處理72
• 5.1.3 氟硅烷修飾處理72
• 5.2 膜層的形貌與成分72-77
• 5.2.1 膜層的SEM和EDS分析72-74
• 5.2.2 膜層FT-IR分析74-75
• 5.2.3 膜層XPS分析75-77
• 5.3 膜層的耐蝕性能77-82
• 5.3.1 浸泡腐蝕實(shí)驗(yàn)77-78
• 5.3.2 膜層的極化曲線分析78-79
• 5.3.3 膜層的交流阻抗分析79-82
• 5.4 膜層防污性能82-85
• 5.4.1 膜層接觸角測試82
• 5.4.2 膜層污染物模擬實(shí)驗(yàn)82-83
• 5.4.3 膜層熒光顯微鏡分析83-84
• 5.4.4 膜層色差分析84-85
• 5.5 本章小結(jié)85-86
• 第六章 總結(jié)論86-88
• 參考文獻(xiàn)88-96
• 致謝96-98
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文98-100
• 作者和導(dǎo)師簡介100-101
• 附件101-102

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：722762