H62铜合金稀土钝化膜制备及性能研究

摘要

针对铜的铬酸盐处理因环保要求而逐步被废除，而以苯并三氮唑(BTA)及其衍生物为主的有机钝化膜耐酸碱性较差等问题，通过对稀土盐在金属表面钝化处理方面应用的研究，本文将稀土盐与铜合金常用的有机缓蚀剂BTA等复配使用应用于铜的无铬钝化处理。对钝化液工艺参数、钝化温度、钝化时间等都做了详细的实验研究，通过正交试验确定了最优工艺，并利用化学浸泡法在铜合金表面获得稀土钝化膜。 本文通过对正交试验结果的分析，获得了各因素对钝化膜性能影响的次序，其中稀土盐对钝化膜性能影响最大。在对稀土钝化膜性能的研究中，以最优工艺条件中不加稀土盐的钝化液配方做对比，利用硝酸点滴试验、恒温恒湿试验、盐雾试验及失重试验等对稀土钝化膜的耐蚀性进行了评价。并对钝化膜在NaCl溶液中的腐蚀行为进行了分析研究。 通过阳极极化、交流阻抗等测试方法，对稀土钝化膜的耐蚀性做了进一步分析与探讨。利用扫描电镜、电子探针、X-射线衍射仪及拉曼光谱仪对稀土钝化膜的形貌、成分及结构等进行了分析，以探讨稀土钝化膜的耐蚀机理。 经本文研究的最优工艺条件处理后的H62铜合金外观呈金黄色，色泽均匀，通过扫描电镜显示试样表面形成了均匀致密的稀土钝化膜。硝酸点滴时间达20s，恒温恒湿试验48h无明显变化，耐盐雾试验达12h，在3.5﹪NaCl溶液及天然海水中的腐蚀速率大大降低；本研究的工艺流程简单，污染小，易操作，钝化液性能稳定，数天内不易分解，是一种较理想的铬酸盐钝化替代工艺，具有非常广阔的应用前景。 本文研究的最优稀土钝化工艺条件如下： 稀土La盐： 3～5 g/L； 苯并三氮唑(BTA)： 15～18 g/L； 磺基水杨酸：8～12 g/L； 络合剂： 14～16 g/L； 表面活性剂： 0.3～0.8 g/L； 钝化温度： 58～64 ℃； 钝化时间： 2.5～4 min。

目录

文摘

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引 言

1绪论

1.1稀土钝化技术及防蚀效果研究现状

1.1.1铝合金的稀土钝化技术

1.1.2碳钢和不锈钢的稀土钝化技术

1.1.3锌和电镀锌的稀土钝化技术

1.1.4其他金属及合金的稀土钝化技术

1.2稀土钝化处理工艺

1.2.1化学浸泡法

1.2.2阴极极化法

1.2.3两步或多步处理法

1.2.4熔盐浸泡法

1.3稀土转化膜的成分和结构

1.4稀土转化膜的形成及耐蚀机理

1.5选题依据及意义

1.6小结

2实验内容及方法

2.1试样及稀土钝化膜制备

2.2耐蚀性检验

2.2.1失重试验

2.2.2肖酸点滴试验

2.2.3中性盐雾试验

2.2.4恒温恒湿试验

2.3电化学检测

2.4稀土钝化膜表面分析

2.5小结

3正交试验与最优工艺的确定

3.1稀土钝化液成分的确定

3.2正交试验

3.2.1正交试验设计

3.2.2正交试验结果与分析

3.3工艺参数对钝化膜耐蚀性的影响

3.3.1稀土盐类型的影响

3.3.2 La盐的影响

3.3.3 BTA的影响

3.3.4络合剂的影响

3.3.5钝化温度的影响

3.3.6表面活性剂的影响

3.3.7磺基水杨酸的影响

3.3.8钝化时间的影响

3.3.9实验结果与分析

3.4最优工艺条件的确定

3.5小结

4钝化膜性能测试

4.1化学腐蚀试验

4.1.1失重试验

4.1.2硝酸点滴试验

4.1.3恒温恒湿试验

4.1.4中性盐雾试验

4.2电化学检测

4.2.1阳极极化曲线

4.2.2交流阻抗

4.3钝化膜表面分析

4.3.1表面微观形貌

4.3.2电子探针检测

4.3.3 XRD检测

4.3.4拉曼光谱检测

4.4小结

5稀土钝化膜耐蚀机理探讨

5.1 NaCl溶液中腐蚀行为分析

5.2耐蚀机理探讨

5.3小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

攻读硕士学位期间获奖情况

附录A部分插图对应彩色图

致 谢