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铝合金表面稀土转化膜的制备工艺与成膜机理研究

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文摘

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谨献

0 前言

1 文献综述

1.1 铝的基本性质及应用

1.2 含铝化合物简介

1.3 铝合金的分类

1.4 铝合金腐蚀特性

1.4.1 点腐蚀

1.4.2 晶间腐蚀

1.4.3 缝隙腐蚀

1.4.4 应力腐蚀

1.5 铝合金腐蚀的危害

1.6 铝表面防腐蚀膜的制法

1.6.1 阳极氧化法[16]

1.6.2 化学氧化法[17]

1.6.3 涂层

1.7 铝及铝合金的稀土转化膜国内外研究现状

1.7.1 铝及铝合金稀土转化膜发展历程

1.7.2 稀土转化膜在国内的发展

1.8 存在的问题

1.9 论文选题的立论、目的和意义

1.10 本文研究的主要内容

2 实验材料及研究方法

2.1 实验原料及生产厂家

2.2 主要实验设备

2.3 实验方法

2.3.1 成膜工艺研究方法

2.3.2 膜层外观检测

2.3.3 膜厚测量

2.3.4 转化膜单位面积膜层质量测量

2.3.5 电化学阻抗谱测试

2.3.6 极化曲线测试

2.3.7 组织形貌观察

2.3.8 转化膜成分分析

2.3.9 全浸腐蚀实验

3 铝表面稀土转化膜工艺研究

3.1 引言

3.2 前处理工艺

3.2.1 预除油

3.2.2 打磨

3.2.3 化学除油

3.2.4 浸蚀处理

3.2.5 出光

3.3 化学沉积法工艺优化

3.3.1 成膜工艺的确定

3.3.2 实验操作过程

3.3.3 成膜工艺的正交优化实验

3.4 实验结果及分析

3.4.1 正交实验结果

3.4.2 沉积时间的影响

3.4.3 成膜过程分析

3.4.4 各因素对化学沉积影响的分析

3.4.5 转化膜的开裂行为分析

本章小结

4 稀土转化膜后处理工艺研究

4.1 正交实验

4.2 磷酸后处理后转化膜的形貌和成分分析

4.3 转化膜含水量分析

4.4 单位面积膜层质量和转化膜的厚度在后处理前后的比较

4.5 转化膜耐腐蚀性能分析

4.5.1 极化曲线测试

4.5.2 交流阻抗实验

4.5.3 全浸腐蚀实验

本章小结

5 总结论

5.1 本论文的结论

5.2 本论文的创新点

5.3 本论文存在的缺点和不足

参考文献

致谢

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摘要

本文对铝及其合金表面稀土转化膜的制备工艺进行了初步研究,探讨了化学沉积转化膜的成膜机制和膜层裂纹的产生机理;以减少转化膜表面裂纹和改善其耐腐蚀性为目的,开发了磷酸盐后处理工艺,并对后处理的原理进行了研究。本文主要采取了以下的表征方法:利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和涂层测厚仪来研究稀土转化膜的微观组织形貌、表面元素组成和膜厚;电化学阻抗谱、极化曲线和全浸腐蚀实验研究了试样表面稀土转化膜的电化学腐蚀行为和耐蚀机理。
   利用正交实验确定了化学沉积成膜的最佳工艺参数。通过分析化学沉积过程中的膜层厚度、膜层单位面积质量、表面微观形貌和表面元素组成随沉积时间的关系,进一步研究了不同成膜工艺参数(稀土盐浓度、高氯酸钠的浓度、氧化剂过氧化氢的浓度、成膜时间和溶液的pH值)对稀土转化膜的影响。提出了化学沉积过程转化膜的成膜和裂纹形成机理:首先在溶液中发生的是铝的氧化和过氧化氢的还原过程,之后随着氢氧根离子的增多,靠近试样表面的溶液pH值逐渐升高,通过一系列反应最终形成了氧化铈转化膜,最后由于膜层的脱水会导致膜层开裂。
   采用正交实验优化了化学沉积转化膜的磷酸盐后处理工艺,分析了不同后处理工艺参数(磷酸钠浓度、溶液温度、pH值和反应时间)对最终成膜的影响。实验结果表明,化学沉积稀土转化膜在经过磷酸盐后处理后,通过物质的转化形成了新的磷酸铈水合物,膜层的抗开裂性和耐蚀性能获得了很大的提高。

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