鋁合金微弧氧化-電泳復(fù)合涂層耐腐蝕性能的研究.pdf

1、鋁是地球上含量最豐富的金屬元素，鋁及其合金具有密度小、導(dǎo)電性好、導(dǎo)熱性好、比強(qiáng)度高等特點(diǎn)，在航空、航天、海洋運(yùn)輸、汽車、建筑等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。鋁在空氣中可以生成有一定防護(hù)作用的Al2O3鈍化膜，但該鈍化膜很薄，很容易被外力破壞，而且在海洋及其他惡劣的環(huán)境中，鈍化膜又很容易被腐蝕，無法為鋁及其合金提供持久保護(hù)。因此對(duì)鋁及其合金表面防護(hù)的研究，具有非常重要的理論和實(shí)際意義。
　　本文采用微弧氧化的方法，在2A02硬鋁合金表面生成一層氧

2、化物陶瓷膜，其相組成為α-A12O3和γ-A12O3，具有硬度高、耐腐蝕、耐高溫的特點(diǎn)，可以提高鋁合金的耐腐蝕性、抗高溫性和耐磨性。微弧氧化陶瓷膜表面致密度高，厚度可達(dá)20μm，可以很好的隔絕鋁合金基體與腐蝕介質(zhì)發(fā)生接觸，從而對(duì)基體進(jìn)行保護(hù)。研究表明，微弧氧化陶瓷膜相比鋁合金在海水腐蝕試驗(yàn)及鹽霧試驗(yàn)中的耐腐蝕性能均有一定的提高，陶瓷膜在腐蝕介質(zhì)中主要發(fā)生點(diǎn)蝕。
　　研究正向電參數(shù)、負(fù)向電參數(shù)、微弧氧化時(shí)間對(duì)陶瓷膜性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)

3、果表明：正向電參數(shù)不斷發(fā)生擊穿，促進(jìn)陶瓷膜的生長；負(fù)向電參數(shù)可以均衡溶液內(nèi)各處的離子濃度，穩(wěn)定正脈沖放電效果，提高電流密度和正脈沖能量，負(fù)向電參數(shù)還可以溶解放電產(chǎn)物，提高陶瓷膜表面質(zhì)量。正負(fù)電參數(shù)共同作用可以增加陶瓷膜厚度，減小孔隙率，生成性能優(yōu)良的陶瓷膜，但負(fù)向脈沖參數(shù)應(yīng)略小于正向脈沖。陶瓷膜性能與脈沖做功的總能量相關(guān)，即微弧氧化反應(yīng)時(shí)間與單個(gè)脈沖能量的乘積。
　　在電解液中添加分散劑六偏磷酸鈉(NaPO3)6和穩(wěn)定劑丙三醇(C

4、3H8O3)，可以提高溶液中離子的均勻性、微弧氧化反應(yīng)的穩(wěn)定性和正脈沖放電能量，使陶瓷膜孔隙率降低，厚度增加。添加劑中的PO3-離子與電擊穿產(chǎn)生的Al3+離子發(fā)生反應(yīng)，在陶瓷膜中生成粘結(jié)劑AlPO4，提高了陶瓷膜的力學(xué)性能，增加了基體與腐蝕介質(zhì)的隔離作用，陶瓷膜的耐腐蝕性能進(jìn)一步提高，腐蝕速率下降。
　　采用電泳Al(NO3)3的方式對(duì)陶瓷膜進(jìn)行封孔，在陶瓷膜表面沉積一層的Al2O3膜層，完全覆蓋陶瓷膜的表面，并與陶瓷膜產(chǎn)生機(jī)械嚙

5、合，生成復(fù)合涂層。通過正交試驗(yàn)，獲得最佳電泳封孔工藝參數(shù)為：雙脈沖，頻率200Hz，正負(fù)脈沖工作比40％，封孔電壓為85V，電解液濃度20g/L，封孔時(shí)間30min，電流密度為35~40mA/cm2，獲得的復(fù)合涂層厚度可達(dá)60μm，表面孔隙率為2個(gè)/mm2，接近于零，經(jīng)300h中性鹽霧實(shí)驗(yàn)、海水浸泡實(shí)驗(yàn)和電化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)分析，試驗(yàn)結(jié)果表明復(fù)合涂層在海水中的腐蝕速率為0.0046g/(m2· h)，約為陶瓷膜的1/4，在鹽霧試驗(yàn)中的腐蝕速率