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压铸铝合金环保型阳极氧化膜的制备与性能研究

吴璐莹  
【摘要】: 铝合金作为第二大金属工程材料广泛应用于各个领域,其中压铸铝合金更是未来最有可能代替钢铁铸件的合金。但是铝合金表面耐蚀性差,不足以抵抗恶劣条件下的腐蚀,因此铝合金材料在使用前必须经过相应的表面防腐蚀处理。由于压铸铝合金中合金元素硅的存在,使得压铸铝合金难以较好的使用常规铝合金阳极氧化技术。因此探索一种适用于压铸铝合金的阳极氧化技术是一项重要而紧迫的任务。 本文通过对多种压铸铝合金阳极氧化工艺进行研究,最终筛选出一种性能优良的适合压铸铝合金的阳极氧化工艺条件,即以硫酸作为电解质主溶液,加入一种添加剂A,具体工艺参数为:硫酸200g/L,添加剂A20~30g/L,氧化电流密度1~3A/dm2,氧化时间45~60min,氧化温度为常温。 通过深入研究压铸铝合金阳极氧化膜的膜厚、耐蚀性、显微结构等相关性能和结构,对阳极氧化工艺中的预处理、电解质溶液、电流密度、氧化时间、合金元素等影响因素做了探讨;同时,本文利用交流阻抗技术对阳极氧化膜进行了电化学分析,探讨了阳极氧化膜在腐蚀介质中浸泡过程的腐蚀机理。 研究表明:阳极氧化中预处理能显著提高膜层的性能;电解质主溶液硫酸和添加剂A能有效促进氧化膜的生成;电流密度是阳极氧化膜成膜的主要影响因素,电流密度升高能有效加快氧化膜的成膜速度;氧化时间越长则有利于膜层的增厚。但各影响因素由于受到反应过程中热效应、内应力的影响均存在极限值,过犹不及。由电化学阻抗谱可得:封闭可以显著提高阳极氧化膜的耐蚀性,能抵抗腐蚀介质的侵蚀;在腐蚀介质中阳极氧化膜的耐碱性明显弱于耐盐性、耐酸性;随着浸泡时间的延长,阳极氧化膜在酸、碱溶液中的耐蚀性不断下降,但在中性盐溶液中由于Cl-离子在膜层中的吸附而使得氧化膜的耐蚀性出现反复波动。对优选出来的工艺进行交流阻抗技术的等效电路模拟,结果发现将Hitzig提出的常规氧化膜等效电路中的电容用常相位角元件替代后可与未封闭氧化膜的等效电路吻合,即膜层结构为(R多Q多)(R阻Q阻);对于封闭后的氧化膜由于多孔层不是均匀的单层而是可能存在亚层,则其膜层结构应为(C多(R多(R多Q多)))(C阻R阻)。


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