掺杂铈盐的溶胶与磷酸盐复合处理对铝合金阳极氧化膜耐蚀性的影响

摘要

本文以2024铝合金为基体，通过草酸阳极氧化处理在其表面制得以非晶态氧化铝为主的保护层。由于阳极氧化膜表面多孔蜂窝状结构以及第二相引起的大尺寸腐蚀坑影响耐蚀性能，因此必须进行封孔处理。前期采用溶胶对阳极氧化膜进行封孔处理，结果发现封孔后耐蚀长效性不佳。于是着重研究在其基础上提升耐蚀长久性的方法。
　　本文在氧化铝和氧化锆溶胶中掺杂一定量的硝酸铈，研究了溶胶固化温度、固化时间以及铈盐掺杂量等工艺参数对封孔后阳极氧化膜耐蚀长效性效果的影响，通过分析封孔后阳极氧化膜的电化学行为研究铈盐延缓腐蚀的机理。接着在上述掺杂铈盐的氧化铝和氧化锆溶胶处理的基础上进行磷酸盐处理，使铝合金阳极氧化膜得到双重复合封孔，同时研究了磷酸盐浓度和铈盐掺杂量对阳极氧化膜耐蚀长效性的影响，并获得较佳的封孔工艺。
　　采用掺杂铈盐的氧化铝和氧化锆溶胶对铝合金阳极氧化膜进行封孔处理，结果表明:当固化时间确定，耐蚀性随固化温度升高而提高;当固化温度确定，耐蚀性随固化时间延长而先增大后减小。另外，铈盐的添加可有效提高封孔处理后阳极氧化膜的耐蚀性能，并且随掺杂量增加呈先增大后减小的变化趋势。本研究显示，采用掺杂0.1M铈盐的氧化铝和氧化锆溶胶进行浸渍封孔处理，然后在250℃下固化30 min可获得防护性能较佳的阳极氧化膜，封孔后试样在3.5％的NaCl溶液中浸泡360 h后低频阻值仍保持在105Ω·cm2。对封孔处理后阳极氧化膜进行电化学行为分析，发现在溶胶中掺杂铈盐后阳极氧化膜的阻抗值随浸泡时间的延长出现先减低后上升的趋势，体现出铈盐的“自修复”功能。此外，以氧化铝溶胶为基底相比于氧化锆溶胶有较佳的耐蚀性能。
　　先对铝合金阳极氧化膜进行掺杂铈盐的氧化铝或氧化锆封孔，然后在其基础上涂覆磷酸盐，即对阳极氧化膜进行双重复合封孔处理。利用中性氯化钠溶液浸泡检测及电化学阻抗检测封孔处理后阳极氧化膜的防护性能。结果表明:复合封孔可进一步提升铝合金阳极氧化膜的封孔效果，其耐蚀长效性明显优于传统的沸水封孔。当磷酸盐浓度为10％，铈盐掺杂量为0.5 M时，复合封孔效果较佳，封孔后试样在3.5％的NaCl溶液中浸泡480h后低频阻值仍保持在106Ω·cm2。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 铝合金阳极氧化技术

1．2．1 铝合金阳极氧化原理

1．2．2 铝合金阳极氧化膜结构和性能

1．3 铝合金阳极氧化膜的封孔方法

1．3．1 传统封孔技术

1．3．1 绿色新型封孔技术

1．4 铝合金腐蚀机理

1．4．1 铝的腐蚀理论

1．4．2 铝的腐蚀类型

1．5 论文选题的意义及主要内容

第2章 实验方法

2．1 实验材料

2．2 铝合金阳极氧化膜制备工艺

2．3 铝合金阳极氧化膜封孔工艺

2．3．1 掺杂铈盐的氧化铝和氧化锆溶胶封孔

2．3．2 掺杂铈盐的氧化铝和氧化锆溶胶与磷酸盐复合封孔

2．4 铝合金阳极氧化膜封孔后表征分析及性能测试

2．4．1 表征分析

2．4．2 耐蚀性测试

2．5 铝合金阳极氧化膜性能分析

2．5．1 铝合金阳极氧化膜表征分析

2．5．2 铝合金氧化膜耐蚀性能

第3章 掺杂铈盐的溶胶封孔阳极氧化膜工艺研究

3．1 固化温度对封孔后阳极氧化膜耐蚀性能的影响

3．1．1 基于氧化铝溶胶

3．1．2 基于氧化锆溶胶

3．2 固化时间对封孔后阳极氧化膜耐蚀性能的影响

3．2．1 基于氧化铝溶胶

3．2．2 基于氧化锆溶胶

3．3 铈盐掺杂量对封孔后阳极氧化膜耐蚀性能的影响

3．3．1 基于氧化铝溶胶

3．3．2 基于氧化锆溶胶

3．4 封孔后阳极氧化膜表征分析

3．5 封孔后阳极氧化膜的电化学行为研究

3．6 本章小结

第4章 掺杂铈盐的溶胶与磷酸盐复合封孔阳极氧化膜工艺研究

4．1 磷酸盐浓度对复合封孔耐蚀性能的影响

4．1．1 基于氧化铝溶胶

4．1．2 基于氧化锆溶胶

4．2 铈盐掺杂量对复合封孔耐蚀性能的影响

4．2．1 基于氧化铝溶胶

4．2．2 基于氧化锆溶胶

4．3 复合封孔处理后阳极氧化膜的表征分析

4．4 复合封孔处理后阳极氧化膜的电化学行为研究

4．5 本章小结

结论

致谢

参考文献