高硅铝合金锡盐电解着色工艺及其性能研究

摘要

在铝基体中插入硅元素能够改善其铸造性能，增加其硬度和强度，但也降低了其耐磨性和耐蚀性等，研究高硅铝合金的电解着色工艺，能够使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。
　　本文选用锡盐电解着色体系，通过查阅相关书籍和文献，确定了着色主盐、添加剂种类、着色时间、交流电压以及着色温度。设计正交实验方案，以着色膜的颜色、均匀性、耐蚀性、着色液稳定性为评定指标，确定了最优电解着色液的配方成分:硫酸亚锡(12g/L)、硫酸(12g/L)、硼酸(6g/L)、稳定剂Ⅰ(14g/L)和稳定剂Ⅱ(1.2g/L)，并在此基础上，考察着色时间、温度、交流电压等工艺参数的影响，最后选定电解着色时间为:10～15min，电解着色温度为:20～25℃，交流电压为:12V～25V。电解着色后，在铝件表面形成色泽均匀、不同色系的着色膜。
　　根据项目要求，表面处理后铝型材的消耗量要小于0.9％，本文考察了铝试样处理前后的质量变化情况。结果表明，阳极氧化后试样增重率为1.476‰，电解着色后增重率为1.566‰，封孔后增重率为1.71‰，符合要求。
　　本文采用SEM、EDS、XRF、XRD等对着色膜的形貌、成分和结构进行了分析，结果表明:电解着色后沉积了金属锡，着色膜厚度约为13μm，符合项目要求。
　　本文研究了着色膜的耐磨性及热稳定性，结果表明:用金相砂纸或橡皮来回摩擦着色膜层，未出现掉色现象;300℃着色膜耐热性良好。化学浸泡实验和中性盐雾实验表明:电解着色试样的耐蚀性比未经处理的裸样的耐蚀性要好。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 表面处理技术简介

1．2．1 化学氧化处理技术

1．2．2 阳极氧化处理技术

1．2．3 微弧氧化处理技术

1．3 铝及铝合金阳极氧化技术

1．3．1 阳极氧化机理

1．3．2 阳极氧化膜的成长过程

1．3．3 阳极氧化膜的结构、组成

1．3．4 阳极氧化工艺

1．4 金属着色技术

1．4．1 着色技术概述

1．4．2 着色技术的分类

1．5 铝及铝合金阳极氧化膜着色技术

1．5．1 氧化膜着色技术分类

1．5．2 电解着色机理

1．5．3 电解着色方法

1．5．4 电解着色工艺的发展

1．6 选题目的及意义

1．7 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 阳极氧化实验方法

2．2．5 电解着色正交实验和最优工艺的确定

2．2．6 封孔工艺

2．2．7 表面处理后铝试样质量变化

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)

2．4 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 基础着色液配方的确定

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 电解着色液各因素影响分析

3．2 工艺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 温度对着色膜的影响

3．2．3 交流电压对着色膜的影响

3．2．4 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

3．5 电解着色膜层的物理检测

3．5．1 着色膜形貌

3．5．2 X-射线衍射(XRD)分析

3．5．3 着色膜化学成分分析

第4章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文情况