铝合金阳极氧化膜封闭工艺及膜性能的研究

摘要

本文研究了铝合金硼硫酸阳极氧化膜的两种钝化封闭工艺：①硝酸铈+高锰酸钾钝化封闭工艺(以下简称铈+钾钝化封闭)；②硝酸铈+高锰酸钾+双氧水水钝化封闭工艺(以下简称铈+钾+水钝化封闭)，并采用电化学性能分析、全浸试验、盐雾试验、点滴试验、无硝酸预浸的磷铬酸失重试验对膜性能进行了研究。采用正交试验法设计并确定了铈+钾钝化封闭工艺以及铈+钾+水钝化封闭工艺的基础配方，然后在基础配方的基础上微小的变动高锰酸钾的含量得到它们的最佳工艺配方；观察钝化封闭以及填充封闭后的铝合金阳极氧化膜的组织形貌，发现经过铈+钾钝化封闭工艺封闭所生成的钝化膜结构最致密，与氧化膜结合力最好。综合比较了未封闭、填充封闭(常温封闭、硝酸铈封闭、沸水封闭)、钝化封闭的铝合金阳极氧化膜的耐腐蚀能力大小，发现经过钝化封闭或者填充封闭后的氧化膜的耐腐蚀性能明显强于未封闭的氧化膜的耐腐蚀性能，在钝化封闭方法中经过铈+钾钝化封闭方法封闭后的氧化膜耐腐蚀性最强，而经过填充封闭后的氧化膜试样在酸性环境下和中性盐环境下是沸水封闭后的氧化膜耐腐性最强，在碱性环境下是经过硝酸铈封闭的氧化膜试样耐腐蚀性强。将钝化封闭后的氧化膜试样和填充封闭后的氧化膜试样进行对比，由于钝化膜比较薄，所以在腐蚀持续时间较短的情况下，铈+钾钝化封闭方法封闭后的氧化膜的耐腐蚀性要强于填充封闭方法封闭后的氧化膜的耐腐蚀性；而在腐蚀持续时间较长的情况下，则填充封闭方法封闭后的氧化膜的耐腐蚀性要强于铈+钾钝化封闭方法封闭后的氧化膜的耐腐蚀性。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 铝阳极氧化膜的结构及其形成原理

1.2.1 铝阳极氧化膜的结构

1.2.2 阳极氧化反应原理

1.3 阳极氧化膜的制备

1.3.1 硫酸阳极氧化

1.3.2 铬酸阳极氧化

1.3.3 草酸阳极氧化

1.3.4 磷酸阳极氧化

1.3.5 硼硫酸阳极氧化

1.4 阳极氧化膜的常规封闭方法

1.4.1 沸水封闭

1.4.2 高温水蒸气封闭

1.4.3 盐溶液封闭

1.5 稀土介入铝合金阳极氧化膜的新型封闭方法

1.5.1 稀土盐在氧化剂的促进下封闭

1.5.2 电场作用下用稀土盐封闭

1.6 本论文研究的目的与意义

第二章 实验方法及条件

2.1 实验材料

2.2 实验装置

2.3 实验流程

2.4 性能分析及研究

2.4.1 无硝酸预浸的磷铬酸失重试验

2.4.2 点滴试验

2.4.3 盐雾腐蚀试验

2.4.4 全浸实验

2.4.5 表面形貌.

2.4.6 电化学性能测试分析

第三章 铝合金硼硫酸阳极氧化膜封闭工艺的研究

3.1 硝酸铈+高锰酸钾钝化封闭

3.1.1 钝化封闭机理

3.1.2 基础配方的确定

3.1.3 最佳工艺配方的确定

3.2 硝酸铈+高锰酸钾+双氧水钝化封闭

3.2.1 钝化封闭机理

3.2.2 基础配方的确定

3.2.3 最佳工艺配方的确定

3.3 本章小结

第四章 铝合金硼硫酸阳极氧化膜封闭后的成分和表面形貌

4.1 钝化封闭后的氧化膜的成分与形貌

4.1.1 钝化封闭后的氧化膜的成分

4.1.2 钝化封闭后的氧化膜的形貌

4.2 填充封闭后的氧化膜的成分与形貌

4.2.1 填充封闭后的氧化膜的成分

4.2.2 填充封闭后的氧化膜的形貌

4.3 本章小结

第五章 铝合金硼硫酸阳极氧化膜封闭后的电化学腐蚀实验

5.1 封闭氧化膜的塔菲尔曲线

5.1.1 在HCl溶液中的塔菲尔曲线

5.1.2 在NaOH溶液中的塔菲尔曲线

5.1.3 在NaCl溶液中的塔菲尔曲线

5.2 封闭后的氧化膜的交流阻抗曲线

5.2.1 在HCl溶液中的交流阻抗曲线

5.2.2 在NaOH溶液中的交流阻抗曲线

5.2.3 在NaCl溶液中的交流阻抗曲线

5.3 本章小结

第六章 铝合金硼硫酸阳极氧化膜封闭后的全浸实验和盐雾腐蚀试验

6.1 全浸实验

6.1.1 酸溶液全浸实验

6.1.2 碱溶液全浸实验

6.1.3 盐溶液全浸实验

6.2 中性盐雾试验

6.3 本章小结

第七章 铝合金硼硫酸阳极氧化膜封闭后的点滴试验和磷铬酸失重试验

7.1 点滴试验

7.1.1 钝化封闭后的氧化膜

7.1.2 填充封闭后的氧化膜

7.2 无硝酸预浸的磷铬酸试验

7.2.1 钝化封闭后的氧化膜

7.2.2 填充封闭后的氧化膜

7.3 本章小结

第八章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文