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环保型铝合金三价铬转化膜制备及腐蚀性能研究

李国栋  
【摘要】:2024-T3铝合金因其优良的力学与机械性能被广泛应用,但因合金相的引入会与铝基体形成作用强烈的电偶而导致其耐蚀性能明显下降。传统上使用六价铬转化膜来提高其防腐性能,然六价铬有毒,已不符合环保要求;对环境友好工艺的日益需求亟需开发出新型无六价铬化学转化膜。本论文采用电化学极化曲线、交流阻抗谱(EIS)并结合扫描电镜(SEM)及相对应X射线能谱仪(EDS)等分析测试技术研究了2024-T3铝合金的腐蚀与防护,得出以下主要结论: (1)2024-T3铝合金在中性3.5wt%NaCl腐蚀介质中的腐蚀行为随腐蚀时间延长逐渐加剧;同时,Cl-浓度的提高对材料的耐蚀性能下降有极大的影响。 (2)2024T3铝合金在中性NaCl腐蚀介质中可分为三个明显的腐蚀阶段:1).腐蚀初期,EIS谱高频容抗特征明显,低频容抗模糊;反应电阻Rt与双电层电容CdI随腐蚀时间分别呈减小和增大趋势,对应侵蚀性C1-促进合金基体快速溶解并产生点蚀;2).腐蚀中期,低频感抗逐渐清晰,Rt稍微增大,Cdl相应减小;表明疏松的腐蚀产物对基体起到一定的保护作用。3).腐蚀后期,Rt及Cdl基本保持稳定,腐蚀类型也由局部的点蚀过渡为整体的均匀腐蚀。针对EIS谱感抗特征,推导出的腐蚀过程动力学模型说明铝合金在中性NaCl体系腐蚀的过程中可能存在二价铝化合物的过渡态。 (3)获得2024-T3铝合金表面制备三价铬转化膜的主要工艺参数为::r2(SO4)3浓度5g/L, K2ZrF6浓度2g/L,添加剂A浓度1g/L, pH等于4,温度40℃。 (4)三价铬转化膜EIS谱中的双电层电容Cd1从0h至30h内仅以小振幅反复震荡;与此同时,反应电阻Rt较之于未成膜的合金基体在相同腐蚀体系中的腐蚀电阻均有数倍的提高。表明三价铬转化膜可以对2024-T3铝合金提供较好的保护作用。


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