7075铝合金无铬化学转化膜工艺的研究

采用无铬化工艺,以氟锆酸钾和氟钛酸钾为主盐,高锰酸钾作为着色剂,硫酸镁作为成膜促进剂,研发出一种金黄色无铬铝合金钛锆转化膜。利用单因素实验和正交实验确定了最优转化液组成和工艺条件,并通过铬酸盐点滴实验、塔菲尔极化曲线、NaCl溶液腐蚀实验等研究转化膜的耐腐蚀性能。结果表明:K2TiF66g/L,K2ZrF66g/L,KMnO420g/L,MgSO48g/L,在温度25℃、pH为3.7、反应时间7min条件下,制得的铝合金转化膜均匀、连续、带有金黄色。该工艺下制备的化学转化膜自腐蚀电流密度降低了两个数量级,其耐蚀性得到了明显的提高。

杂质镓对纯铝表面锆钛转化膜的组织及耐腐蚀性能的影响

目的探究杂质镓对纯铝锆钛转化膜的生长规律和防护性能的影响。方法采用扫描电化学显微镜(SECM)技术表征了含镓纯铝表面锆钛转化膜在3.5%(质量分数)NaCl溶液中局部腐蚀的演变过程,结合X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)等技术分析了镓对纯铝锆钛转化膜的组织及成分的影响规律,采用开路电位法(OCP)、电化学阻抗技术(EIS)以及极化曲线(Tafel)等探究了杂质镓对纯铝表面转化膜的生长和耐腐蚀性能的影响规律。结果锆钛转化膜主要由冰晶石Na3AlF6、氧化物(如TiO_(2)、ZrO_(2)、Al_(2)O_(3))和有机金属络合物组成;杂质镓的添加会抑制铝表面转化膜的生长,破坏膜层的完整性。随镓含量(质量分数)从0%增大到0.5%,锆钛转化膜阻抗值从4.75×10^(4)Ω·cm^(2)不断减小到2.49×10^(3)Ω·cm^(2),自腐蚀电流密度由0.45μA增加到13.4μA,腐蚀电位从-0.485 V降低到-0.890 V,耐腐蚀性能逐渐降低。在锆钛转换膜的SECM微区腐蚀演变过程中,膜层自修复行为会降低膜层的被腐蚀倾向,但富集在表面的镓会抑制自修复膜层的形成,导致基体被严重腐蚀。结论铝中的杂质镓能够直接影响锆钛膜的完整性,降低对铝基体的保护,导致了铝基体局部腐蚀溶解的发生。

6063铝合金表面钛/锆/钼转化膜的制备及自愈性

采用化学转化处理法在6063铝合金表面制备获得淡黄色的钛/锆/钼转化膜,通过浸泡法并借助电化学工作站考察了钛/锆/钼转化膜的耐蚀性,采用划痕法结合扫描电子显微镜(SEM)研究了钛/锆/钼转化膜的自愈性。转化液的组成为:2 g/L H_2TiF_6,2 g/L H_2ZrF_6,2 g/L有机酸着色剂,3 g/L Na_2MoO_4。结果表明,在pH=3.0、温度为35℃、时间为5 min的工艺条件下能够在6063铝合金表面获得淡黄色、致密且耐蚀性良好的膜层,膜层微观表面均匀分布着白色颗粒和裂纹。人工划痕的钛/锆/钼转化膜在3.5%NaCl盐雾氛围中随着浸泡时间的延长划痕逐渐愈合,形成新的膜层,这表明制得的膜层具有自愈性。当在中性盐雾中的腐蚀时间超过5 d后,划痕处附近膜层中的氧化剂不断被消耗,迁移至划痕处发生络合的物质逐渐减少,膜层自愈性能退化,膜层被腐蚀。

铝合金上低温钛锆转化膜快速成膜工艺

采用正交试验和单因素试验研究了在6063铝合金上低温快速制备钛锆转化膜的工艺,得到的最佳转化液配方为:H2TiF62.0 g/L,H2ZrF60.8 g/L,氧化剂(偏钒酸钠)3.0 g/L,配位剂(单宁酸)4.0 g/L,pH=3.2。X射线光电子能谱的分析结果显示,膜层的主要组分为金属氧化物(Al2O3、VO2、V2O5、ZrO2、TiO2)、金属氟化物(AlF3、ZrF4)及金属有机配位化合物。不同低温条件下工艺的最佳成膜时间为:5℃,300~350 s;10℃,150~200 s;15℃,100~150 s;20℃,60~120 s。

铝合金钛锆转化处理过程中铝离子的影响及消除

探讨了转化液中铝离子含量对钛锆转化膜性能的影响。采用扫描电镜和能谱仪表征了膜层的微观形貌和成分,并用极化曲线和硫酸铜点滴腐蚀试验评价了其耐蚀性。结果表明:当转化液中铝离子质量浓度为60 mg/L时,所得膜层的形貌最平整致密,耐蚀性最好。但当铝离子质量浓度达到90 mg/L时,膜层表面开始出现"蚀坑",并且随着铝离子含量增加而增多,造成耐蚀性下降。当铝离子质量浓度为210 mg/L时,铝合金表面不能成膜。采用氟化钠去除转化液中的铝离子之后,膜层的耐蚀性恢复到原工艺水平。

铝合金表面钛/锆/钒复合转化膜的自愈性研究

为了研究钛/锆/钒复合转化膜的自愈性,运用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱分析仪(XPS)分析了钛/锆/钒复合转化膜的微观形貌、成分与结构,借助扫描电化学工作站观察了膜层的自愈现象,通过划痕试验结合扫描电子显微镜(SEM)验证了膜层的自愈性,分析了钛/锆/钒复合转化膜自愈过程中的物质迁移现象。研究结果表明:钛/锆/钒复合转化膜结构复杂,膜层中的金属氧化物在第二相上优先形核,随后氟化物、金属有机配合物通过静电吸附作用沉积。膜层具有一定的自愈性,自愈现象与膜层中的金属氟化物和有机配合物的扩散有关。

成膜促进剂对铝合金表面无铬有色钛/锆转化膜的影响

为了提高钛锆转化膜的耐蚀性、缩短成膜时间,在处理液中添加了成膜促进剂Mn^(2+)离子。与不加Mn^(2+)离子时相比,加入Mn^(2+)离子大大缩短了成膜时间,明显提高了膜层的耐蚀性。通过X射线衍射仪、能谱、扫描电镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱以及电化学工作站研究了转化膜的组织结构及性能。结果表明,转化膜具有双层结构,外层为金属有机配合物,内层主要为Na_3AlF_6以及少量的TiO_2、Al_2O_3等。Mn^(2+)离子的加入使转化膜的微观形貌由鹅卵石形转变为立方体形,但其主要成分和结构没有发生变化。

铝合金有色钛锆转化液中单宁酸消耗规律的研究

采用紫外−可见分光光度计分析了铝合金有色钛锆转化液连续成膜过程中单宁酸的质量浓度,以研究单宁酸的消耗规律及其对膜层颜色和涂装性能的影响。结果表明,转化液中单宁酸的消耗率为1.74 mg/(dm^(2)·L)。随着处理样品数(或面积)的增加,转化膜由最初的金黄色逐渐转变成浅黄色,当处理的样品多于60个(即处理面积高于86.4 dm^(2))时,转化膜的涂装性能变得不合格。

多羟基化合物对6063铝合金表面钛锆转化膜的影响

以6063铝合金为基材,研究了一种基于多羟基化合物的钛锆体系有机-无机复合转化处理体系。考察了该复合膜的膜重、沸水附着力、耐硝酸点滴腐蚀性能及其后续粉末涂料膜层的抗杯突、耐沸水和耐盐水性能,并与单纯钛锆转化膜及传统铬酸盐转化膜进行了比较。在质量分数为3.5%的NaCl溶液中通过极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)分析了多羟基化合物的加入对6063铝合金表面钛锆转化膜耐蚀性的影响。采用扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)表征了有机-无机复合转化膜的表面形貌及元素组成。结果表明:多羟基化合物的加入使钛锆转化膜由无色变成淡黄色,由疏松有孔的粒状结构变成致密少孔的层状结构,膜重有一定增加,沸水附着力及后续涂层的抗杯突、耐盐水性能更优异,耐腐蚀性能也有显著提高。该复合无铬转化膜层主要由C、O、Mg、Al、Ti、Si和Zr元素组成。

Cu含量对SPS烧结TZM合金涂层组织及性能的影响

本研究采用放电等离子烧结(SPS)方法在以Ni箔为中间过渡的304不锈钢基体上制备了Cu含量在10%~30%(质量分数)的TZM(钛-锆-钼)合金涂层。利用扫描电镜(SEM)与能谱(EDS)仪分析了合金涂层组织;通过维氏硬度仪和激光导热仪对合金涂层的硬度及热扩散系数进行了表征;采用热震循环试验对合金涂层的热震稳定性能进行了测试;综合以上分析结果研究了Cu含量对SPS烧结TZM合金涂层的组织及性能影响。结果表明:TZM合金涂层由白色的Mo相与灰黑色的Cu相组成;随着Cu含量的增加,TZM合金涂层的硬度和热扩散系数随之增加;热震循环试验结果表明,造成TZM合金涂层热震循环试验失效的主要原因是由于涂层各部分热膨胀系数不一致所产生的应力超过了涂层与过渡层界面处的结合强度,而Cl-在结合界面处的点蚀作用对合金涂层的开裂、脱落起到了促进作用;结合摩擦磨损试验后的磨痕形貌及EDS选区分析结果,合金涂层磨损机制为疲劳磨损和磨粒磨损,且摩擦磨损过程中发生了氧化行为。Cu含量的提高有效改善了合金涂层的摩擦磨损性能。