铝合金阳极氧化无镍封闭工艺研究

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yanjiawei2005
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铝合金阳极氧化是常用的一种表面处理技术,阳极氧化处理后的铝合金表面具有大量的微孔结构单元,这使得铝合金在自然环境下更容易发生腐蚀破坏。因此,对铝合金阳极氧化后的阳极氧化膜进行封闭处理,以降低阳极氧化膜的孔隙率和吸附能力尤其关键。传统的封闭方法稀铬酸、重铬酸盐、镍盐封闭后的铝合金氧化膜具有良好的耐蚀性,但排放的废水中含Cr6+和Ni2+污染环境,并且对人体健康有害。开发替代六价铬和镍盐封闭的无镍封闭工艺尤其重要。(1)选用1016铝合金作为研究对象,采用硫酸电解液对其进行阳极氧化。在温度25℃条件下,通过改变K2Zr F6浓度、CH3COOLi浓度、添加剂A浓度、封闭时间,分析其对铝合金阳极氧化膜耐蚀性的影响规律。得到的最佳封闭配方为K2Zr F6浓度20 g/L、CH3COOLi浓度7 g/L、添加剂A浓度2 g/L;最佳封闭时间12 min。在温度25℃,封闭时间12 min条件下,用该配方封闭试样,其失重η为21.2 mg/dm~2,小于30 mg/dm~2,耐蚀性符合GB/T 87532-2005标准。将锆、锂盐封闭与传统沸水封闭、镍盐封闭进行分析对比,锆、锂盐封闭氧化膜耐蚀性优于传统沸水封闭、镍盐封闭。由SEM分析可知,铝合金阳极氧化膜经锆、锂盐封闭后,表面具有一层致密的封闭膜层,对氧化膜表面的多孔结构起到了很好的封闭效果。(2)采用硫酸电解液对1016铝合金进行阳极氧化,在温度25℃条件下,通过改变K2Zr F6浓度、Cr(OH)SO4浓度、添加剂M浓度、添加剂N浓度、封闭时间,分析其对铝合金阳极氧化膜耐蚀性的影响规律。得到的最佳封闭配方为:K2Zr F6浓度10 g/L、Cr(OH)SO4浓度3 g/L、添加剂M浓度0.7 g/L、添加剂N浓度0.35 g/L;最佳封闭时间10 min。在温度25℃,封闭时间10 min条件下,用该配方封闭1016铝合金,其失重η为16.5 mg/dm~2,小于30 mg/dm~2,耐蚀性符合GB/T 87532-2005标准。将锆、三价铬盐封闭与传统沸水封闭、镍盐封闭进行分析对比,锆、三价铬盐封闭氧化膜耐蚀性优于传统沸水封闭、镍盐封闭。由SEM分析可知,铝合金阳极氧化膜经锆、三价铬盐封闭,表面具有一层致密的封闭膜层,对氧化膜表面的多孔结构起到了很好的封闭效果。由EDS膜层分析,可以得到锆、三价铬盐封闭膜层是由C,Cr,F,Al,S,O,Zr元素组成;其中C,Cr,F,Zr四种元素存在,说明添加剂M,添加剂N,氟锆酸钾,碱式硫酸铬与铝合金阳极氧化膜发生作用并起到了很好的封闭效果。(3)对锆、三价铬盐封闭液的性能进行探究。锆、三价铬盐封闭液与文中选用工业生产中所用的着色剂发生化学反应,致使着色后的1016铝合金经该封闭液封闭后出现褪色,说明该封闭液不适用于文中选用着色剂着色后封闭。纯水、自来水、超纯水配制锆、三价铬盐封闭液封闭1016铝合金耐蚀性均有所提高。纯水、自来水、超纯水配制锆、三价铬盐封闭液封闭1016铝合金失重η分别为17.1、28.6、16.5 mg/dm~2。自来水配制锆、三价铬盐封闭液的封闭效果明显降低,而纯水配制锆、三价铬盐封闭液的封闭效果接近于超纯水配制锆、三价铬盐封闭液的封闭效果,锆、三价铬盐封闭液可使用纯水配制,以降低生产成本。纯水配制锆、三价铬盐封闭液温度工艺范围较宽,在9~32℃范围内,该封闭液封闭1016铝合金耐蚀性均符合GB/T 87532-2005标准;锆、三价铬盐封闭液的装载量较大,纯水配制1 L该封闭液可封闭1016铝合金氧化膜的面积为60 dm~2,当每升封闭液封闭1016铝合金氧化膜面积超过该数值时,封闭液则需补加调整;纯水配制锆、三价铬盐封闭液具有良好的稳定性,放置30天后的锆、三价铬盐封闭液封闭1016铝合金,失重η最大,为26.3 mg/dm~2,耐蚀性符合GB/T 87532-2005标准;(4)纯水配制锆、三价铬盐封闭液封闭6063、3003、2024、7075铝合金氧化膜耐蚀性能均有所提高。6063、2024、7075铝合金失重η分别为20.4、23.7、24.5mg/dm~2,耐蚀性均符合GB/T 87532-2005标准,而3003铝合金失重η为42.5mg/dm~2,耐蚀性不符合GB/T 87532-2005标准,该封闭液适用于6063、2024、7075铝合金封闭,不适用于3003铝合金封闭。由SEM分析可知,6063、2024、7075铝合金阳极氧化膜经锆、三价铬盐封闭,表面具有一层致密的封闭膜层,对氧化膜表面的多孔结构起到了很好的封闭效果。由EDS膜层分析,可以得到锆、三价铬盐封闭6063、2024、7075铝合金膜层是由C,Cr,F,Al,S,O,Zr元素组成;C,Cr,F,Zr四种元素存在,说明添加剂M,添加剂N,氟锆酸钾,碱式硫酸铬与铝合金阳极氧化膜发生作用并起到了较好的封闭效果。
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