ADC12鋁合金上稀土鈍化膜制備工藝與防腐蝕性能的研究.pdf

1、鋁及鋁合金的鈍化處理是提高其防腐蝕性能的有效手段。工業(yè)上使用的鉻酸鹽鈍化處理，雖然可以獲得理想的鈍化效果，但是六價鉻毒性大，對環(huán)境污染嚴重。因此，開發(fā)實用性強且對環(huán)境友好的鋁合金鈍化技術(shù)是當前鈍化工藝發(fā)展的方向。
　　本論文主要研究了ADC12鋁合金表面上兩種稀土鈍化工藝。首先應用電化學方法研究了雙氧水-硝酸鈰鈍化體系和高錳酸鉀-硝酸鈰鈍化體系的各種工藝參數(shù)對鈍化膜防腐蝕性能的影響。繼而在單因素實驗的基礎(chǔ)上，通過正交實驗確定了各自

2、的最佳成膜技術(shù)參數(shù)。然后應用電化學測試、失重實驗、接觸角測試、掃描電子顯微鏡(SEM)和能譜(EDS)等測試手段，分別對兩種鈍化體系在其最佳成膜條件下所制備的鈰基鈍化膜進行了表征，并分別與各自相應的單一硝酸鈰鈍化體系制備的鈍化膜進行性能對比研究，最終從理論上分析了兩種鈍化膜的形成機理和膜的耐蝕機理。主要研究成果如下：
　　1)雙氧水-硝酸鈰鈍化體系的最佳成膜參數(shù)為：在硝酸鈰5g/L，鈍化液pH為2.8的條件下，雙氧水濃度為80ml

3、/L，鈍化溫度為25℃，鈍化時間為20min。通過失重實驗發(fā)現(xiàn)，在最佳成膜條件下處理后的鋁合金和單一硝酸鈰鈍化體系（硝酸鈰濃度5g/L，鈍化溫度25℃，鈍化時間20min）處理后的鋁合金在3％NaCl腐蝕溶液中的平均腐蝕速率分別為0.0677g/(m2·h)和0.2213g/(m2·h)，相比于未處理鋁合金的鈍化效率分別為86.80%和56.86%。由接觸角測試可知,未處理鋁合金表面的接觸角是66.6°，在雙氧水-硝酸鈰鈍化體系最佳成膜

4、條件下處理后的鋁合金和相應的單一硝酸鈰鈍化體系處理后的鋁合金表面的接觸角分別是102.4°和86.7°。SEM表明，經(jīng)雙氧水-硝酸鈰鈍化體系最佳成膜條件下處理后的試樣表面的點蝕比單一硝酸鈰鈍化處理后的更少，且鈍化膜更均勻平滑。EDS分析表明，添加雙氧水于硝酸鈰鈍化液中制備的鈍化膜上的鈰含量明顯高于單一硝酸鈰鈍化液制備的鈍化膜。最后推斷在鋁合金表面的鈰基鈍化膜的組成為Ce(Ⅲ)/Ce(Ⅳ)/Al氧化物/氫氧化物。鈍化膜耐蝕機理是由于鈍化膜

5、的存在，阻擋了Cl—的侵蝕，阻礙了氧氣和電子的自由傳輸，從而抑制了鋁合金的腐蝕反應，提高了鋁合金的耐蝕性能。
　　2)高錳酸鉀-硝酸鈰鈍化體系的最佳成膜參數(shù)為：在硝酸鈰5g/L，鈍化液pH為2.0的條件下，高錳酸鉀濃度為1.5g/L，鈍化溫度為40℃，鈍化時間為10min。通過失重實驗發(fā)現(xiàn)，在最佳成膜條件下處理的鋁合金和單一硝酸鈰鈍化體系（硝酸鈰濃度5g/L，鈍化溫度40℃，鈍化時間10min）處理后的鋁合金在3%NaCl腐蝕溶液

6、中的平均腐蝕速率分別為0.0364 g/(m2·h)和0.1536g/(m2·h)，相比于未處理鋁合金的鈍化效率分別為92.90%和70.06%。由接觸角測試可知，未處理鋁合金表面的接觸角是66.6°，在高錳酸鉀-硝酸鈰鈍化體系最佳成膜條件下處理后的鋁合金和相應的單一硝酸鈰鈍化體系處理后的鋁合金表面的接觸角分別是103.5°和90.3°。SEM表明，相比于單一硝酸鈰鈍化處理后的表面，高錳酸鉀-硝酸鈰鈍化處理后的試樣表面膜更加均勻明顯。且