| 题名 | 铝合金表面阳极氧化膜的制备、性能及应用研究 |
| 作者 | 杨斌 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 张定军 |
| 关键词 | 铝合金 阳极氧化 耐腐蚀性 封闭 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 本文采用阳极氧化的方法在6061铝合金表面制备了耐腐蚀性能及附着力良好的阳极氧化膜,研究了植酸—硫酸阳极氧化的工艺条件,采用不同的封闭处理手段对阳极氧化膜进行了封闭处理,确定了封闭处理的最佳工艺条件,讨论了电解质溶液中聚氨酯改性丙烯酸树脂(GS-58)含量对复合阳极氧化膜性能的影响,设计了一种基于铝阳极氧化的新型铝及铝合金钝化前处理工艺,并进行了应用试验研究。主要研究内容和研究结果如下:(1)以植酸、硫酸混合液作为电解质溶液,利用阳极氧化法,在6061铝合金表面制备了阳极氧化膜。研究了阳极氧化过程中氧化电压、氧化时间、氧化温度、电解液配比对阳极氧化膜性能(耐腐蚀性、附着力等)的影响;利用SEM及EDS对氧化膜的表面形貌及化学成分进行表征;通过实验确定植酸—硫酸阳极氧化工艺最佳工艺条件。结果表明:植酸—硫酸阳极氧化膜表面呈少量孔洞的结构,有利于其耐腐蚀性能的提升;在中性盐雾试验中,耐腐蚀时间达到168h;滴碱腐蚀测试中,耐腐蚀时间为1.2min;硫酸铜点蚀测试耐腐蚀时间为26min;附着力测试中,漆膜附着力等级为1级;通过实验得出植酸—硫酸阳极氧化最优工艺参数为氧化电压18V,氧化温度38~o C,氧化时间20min,电解质溶液中硫酸与植酸的质量比为2。(2)分别以热水、镍钴盐及硝酸铈对植酸—硫酸阳极氧化工艺制备的阳极氧化膜进行封闭处理。通过SEM表征了封闭处理后氧化膜的表面形貌,研究了不同的封闭处理手段对阳极氧化膜性能的影响,优化了植酸—硫酸阳极氧化膜的封闭处理工艺。结果表明:植酸—硫酸阳极氧化工艺制备的阳极氧化膜经热水封闭处理后表面呈凹凸不平的坑洼状;经镍钴盐封闭处理后膜层表面被颗粒状晶体覆盖,孔洞减少;经硝酸铈封闭处理后膜层表面出现晶体颗粒团簇;阳极氧化膜经各封闭处理后其耐腐蚀性能均得到提升,热水封闭处理的最佳时间为20min,镍钴盐封闭处理的最佳时间为25min,硝酸铈封闭处理的最佳时间为25min,其中,阳极氧化膜经硝酸铈封闭处理后其耐腐蚀性能最好,在硫酸铜点蚀测试中,耐腐蚀时间达到44min;在漆膜附着力测试中,阳极氧化膜经过各封闭处理后附着力变化不大,封闭处理并没能提高氧化膜层的附着力,只是对其耐腐蚀性能有所提升。(3)在植酸—硫酸阳极氧化工艺的基础上,在电解质溶液中添加聚氨酯改性丙烯酸树脂(GS-58),采用阳极氧化法,在6061铝合金表面制备了系列阳极氧化膜,研究了植酸—硫酸—聚氨酯改性丙烯酸树脂复合体系;利用SEM对复合阳极氧化膜的表面形貌进行表征;讨论了不同电解质溶液对复合阳极氧化膜性能(耐腐蚀性、附着力等)的影响。结果表明:随着电解质溶液中聚氨酯改性丙烯酸树脂含量的增加,复合阳极氧化膜表面逐渐出现树脂颗粒,最后形成不均匀的胶黏覆盖;植酸—硫酸—聚氨酯改性丙烯酸树脂复合阳极氧化膜在滴碱腐蚀测试中,耐腐蚀时间为2.6min;硫酸铜点蚀测试中,耐腐蚀时间为35min;漆膜附着力测试中,膜层附着力等级为到0级,相较于植酸—硫酸阳极氧化膜附着力有较大提升;通过实验确定植酸—硫酸—聚氨酯改性丙烯酸树脂阳极氧化最优工艺参数为氧化电压18V,温度40~o C,氧化时间20min,硫酸20g,植酸10g,聚氨酯改性丙烯酸树脂15g。(4)设计了一种基于铝阳极氧化的新型铝及铝合金钝化前处理工艺,并进行了应用试验研究,结果表明:经新型铝及铝合金钝化前处理工艺处理得到的钝化膜连续均匀,呈彩色;在漆膜附着力测试中钝化膜附着力等级达到0级,压力锅水煮测试达到0级;在中性盐雾测试中,新型钝化膜的耐盐雾腐蚀时间与含铬钝化膜的耐盐雾腐蚀时间都为168h,相较于市场上凯密特钝化膜5h、BYG507钝化膜5h、锰系无铬钝化膜24h,其耐盐雾腐蚀时间更长;在硫酸铜点蚀测试中,新型钝化膜的耐腐蚀性能较传统有铬或无铬工艺钝化膜的耐腐蚀性能高出数倍,表现出优异防腐性能,能达到一定的市场使用要求。新型铝及铝合金钝化前处理工艺所用试剂为植酸、硫酸,没有使用有毒有害的氟离子、六价铬及其他重金属等化学污染药品,消除了对环境的污染,采用低电压、低电流、常温电解成膜,膜层稳定,经济实惠;钝化膜层连续均匀,并呈彩色,在实际生产中容易实时监测;这种新型铝及铝合金钝化前处理工艺,将传统工艺中的脱脂到水洗再到钝化等几道工序合并为一道工序来完成,大幅度简化了生产工艺,提高了生产效率,减少了用水量以及废水的排放量,节能环保,具有很好的应用前景。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 83 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/95013]  |
| 专题 | 国有资产管理处 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨斌. 铝合金表面阳极氧化膜的制备、性能及应用研究[D]. 2019. |
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