鋁合金鈦鋯體系無鉻鈍化工藝及其性能研究.pdf

1、鉻酸鹽鈍化處理是鋁及其合金表面處理最常用的方法，但是由于鉻酸鹽的對人體的毒害性較大，對環(huán)境的污染嚴(yán)重，目前在很多行業(yè)已經(jīng)被禁止或限制使用，為此人們開發(fā)了一系列綠色環(huán)保的無鉻鈍化金屬以此來替代傳統(tǒng)的鉻酸鹽鈍化工藝。鈦鋯系無鉻轉(zhuǎn)化技術(shù)是目前為止得到工業(yè)化應(yīng)用的少數(shù)無鉻化處理技術(shù)之一。本文在6061鋁合金表面制備出了無色的Ti-Zr化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，并對轉(zhuǎn)化膜的成膜工藝膜層性能進行了研究。
　　采用正交試驗和單因素試驗的方法研究了轉(zhuǎn)化液中各組

2、分、反應(yīng)時間和反應(yīng)pH值對鈦鋯轉(zhuǎn)化膜耐蝕性能的影響，實驗確定6061鋁合金表面Ti-Zr轉(zhuǎn)化膜制備佳工藝條件為：1.70 g·L-1 H2TiF6(50mass％)，0.5g·L-1 H2ZrF6(45mass%)，添加劑A0.25g·L-1，反應(yīng)pH值4.0，反應(yīng)時間120s，反應(yīng)溫度30oC，干燥溫度60oC，干燥時間30min。電化學(xué)測試結(jié)果表明6061鋁合金經(jīng)Ti-Zr鈍化處理后，鋁合金的腐蝕電流密度由裸片的5.63μA·cm-

3、2下降到1.518μA·cm-2，鋁合金的耐蝕性增強。鹽霧實驗結(jié)果表明經(jīng)Ti-Zr鈍化處理的鋁合金的耐蝕性能經(jīng)過168h中性鹽霧試驗后，鋁合金表面僅有2%的面積被腐蝕。實驗表明本實驗制備的Ti-Zr轉(zhuǎn)化膜與油漆的結(jié)合力良好，但與商業(yè)化產(chǎn)品相比略有差距。通過 SEM、EDS等測試手段對Ti-Zr轉(zhuǎn)化膜的微觀形貌和元素組成進行了分析，結(jié)果表明Ti-Zr轉(zhuǎn)化膜由大量的納米顆粒組成，這些顆粒主要由Ti、Zr、Al、O、F五種元素組成。由SEM和

4、EDS分析可知鈦、鋯和鋁的氫氧化物或氧化物優(yōu)先在Al(Fe,Mn)Si等金屬間化合物表面沉積，然后逐漸擴散至整個鋁合金基體表面在整個鋁合金表面成膜。Ti-Zr轉(zhuǎn)化膜很薄，厚度小于0.3μm。
　　為進一步改善轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性能和與油漆的結(jié)合力，在Ti-Zr轉(zhuǎn)化膜表面制備了一層硅烷膜。通過對比分析可知在TEOS、KH-550、KH-570和硅烷偶聯(lián)劑H四種有機硅烷中硅烷偶聯(lián)劑H制備的鈦鋯-硅烷復(fù)合膜對鋁合金的腐蝕防護性能最好。通過正交

5、和單因素實驗確定硅烷偶聯(lián)劑 H制備復(fù)合膜的最佳工藝條件為：硅烷偶聯(lián)劑 H濃度2vol%，V(醇)/V(水)=5/95，水解時間12h以上，反應(yīng)時間t1=10min，反應(yīng)溫度T1=30oC，固化溫度T2=100℃，固化時間t2=30min。通過紅外等測試手段可知硅烷偶聯(lián)劑H在轉(zhuǎn)化膜表面以-Si-O-Si-的形式相互交聯(lián)成膜，形成一層很薄的硅烷膜，阻礙腐蝕介質(zhì)與基體的進一步接觸，增強鋁合金的耐蝕性能。鹽霧實驗表明經(jīng)過500h中性鹽霧試驗后6