高硅铝合金锡镍混合盐电解着色工艺及其性能研究

摘要

纯铝中掺入硅元素能够改善其铸造性能，增加其硬度和强度，但是降低了其耐磨性和耐蚀性等。高硅铝合金的电解着色工艺的研究，能够使合金表面达到良好的抗腐蚀性能和装饰性能，对高硅铝合金的工业应用具有重要意义。
　　本文使用锡镍混合盐电解着色体系，通过查阅相关书籍、文献和前期的探索研究，确定了着色液配方和着色时间。设计正交实验方案，以着色膜的颜色、均匀性、耐蚀性为评定标准，确定了最优电解着色工艺参数:硫酸浓度(170 g/L)、阳极氧化时间(24 min)、阳极氧化温度(26℃)、电解着色温度(26℃)和电解着色电压(16 V)。在最优着色工艺的基础上，又考察了电解着色时间、着色主盐浓度、着色温度、着色电压等参数对膜层性能的影响，得到了不同颜色且均匀性好的着色膜，电解着色时间选为3～7 min，电解着色主盐浓度选为2～8 g/L，电解着色温度选为20～26℃，电解着色电压选为12～20 V。
　　根据项目要求，表面处理后铝材的消耗量要小于0.9％，本文考察了铝试样处理前后的质量变化情况，阳极氧化后试样增重1.25‰，电解着色后增重1.43‰，封孔后增重1.61‰。结果表明，各阶段处理后铝试样重量均有所增加，符合项目要求。
　　用SEM对着色膜进行形貌分析，可知着色后的膜层表面较为平整，并且膜层致密均匀和基体紧密结合，着色膜厚度约为10μm。用EDS、XRF、XRD对着色膜成分进行了分析，结果表明:电解着色后沉积了锡粒子，而没有镍离子的沉积。
　　耐磨性能测试表明着色膜耐磨性良好，不会出现掉色现象。热稳定性实验和热震实验表明着色膜在常温下性能良好，着色膜不适合在400℃以上的温度条件下使用。化学浸泡实验和中性盐雾实验表明:试样经电解着色处理后耐蚀性比未处理试样明显提高。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 表面处理技术简介

1．2．1 化学转化处理技术

1．2．2 阳极氧化处理技术

1．2．3 硬质阳极氧化处理技术

1．2．4 微弧氧化处理技术

1．3 铝材阳极氧化技术

1．3．1 氧化膜的结构与形貌

1．3．2 氧化膜的成分

1．3．3 阳极氧化反应过程

1．3．4 阳极氧化膜的形成机理

1．3．5 阳极氧化工艺

1．4 着色技术

1．4．1 着色技术概述

1．4．2 铝合金着色技术的分类

1．5 电解着色技术的发展过程

1．5．1 电解着色法的发明

1．5．2 电解着色法的工业化道路

1．5．3 技术转让权的确定与普及

1．5．4 我国的着色行业发展

1．6 电解着色机理

1．7 电解着色方法

1．7．1 锡镍混合盐和锡盐电解着色

1．7．2 镍盐电解着色

1．7．3 其他金属盐电解着色

1．8 选题目的及意义

1．9 本课题研究的主要内容

第2章 实验用品、仪器和实验方法

2．1 实验材料、试剂及仪器

2．2 实验方法

2．2．1 实验装置

2．2．2 实验工艺流程

2．2．3 实验预处理

2．2．4 正交实验设计

2．2．5 参数对电解着色的影响

2．2．6 封孔工艺

2．2．7 表面处理后铝试样质量变化

2．2．8 阳极氧化和电解着色处理中水洗的必要性

2．3 电解着色膜的质量评定方法

2．3．1 外观质量评定

2．3．2 耐磨性检测

2．3．3 热稳定性检测

2．3．4 热震实验

2．3．5 滴碱实验

2．3．6 化学浸泡实验

2．3．7 中性盐雾实验(NSS)

2．3．8 耐候性测试

2．4 电解着色膜层的物理检测

2．4．1 金相显微镜观察不同试样的表面微观形貌

2．4．2 扫描电镜(SEM)

2．4．3 着色膜的能谱(EDS)分析

2．4．4 X-射线荧光光谱分析(XRF)

2．4．5 X-射线衍射(XRD)

第3章 实验结果与讨论

3．1 最优工艺的确定

3．1．1 正交实验综合评定标准

3．1．2 正交实验结果与分析

3．1．3 正交实验中各因素的影响分析

3．2 参数对电解着色的影响

3．2．1 电解着色时间对着色膜的影响

3．2．2 着色主盐浓度对着色膜的影晌

3．2．3 温度对着色膜的影响

3．2．4 交流电压对着色膜的影响

3．2．5 阳极氧化时间对着色膜的影响

3．3 表面处理后铝试样质量变化结果分析

3．4 电解着色膜层的性能测试结果

3．4．1 目视外观结果

3．4．2 着色膜耐磨性测试

3．4．3 热稳定性检测

3．4．4 热震实验

3．4．5 化学浸泡实验分析

3．4．6 中性盐雾实验

3．4．7 耐候性检测

3．5 电解着色膜层的物理检测

3．5．1 金相显微镜形貌观测

3．5．2 扫描电镜形貌(SEM)

3．5．3 着色膜的能谱(EDS)分析

3．5．4 着色膜化学成分分析

3．5．5 X-射线衍射(XRD)分析

第4章 结论

参考文献

致谢