6063铝合金磷酸基钛-钨酸盐化学转化膜的制备与性能研究

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1、工程硕士学位论文6063铝合金磷酸基钛-钨酸盐化学转化膜的制备与性能研究作者姓名李春阳工程领域安全工程校内指导教师张永君副教授校外指导教师张恒学总经理所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年04月ResearchonPreparationandPerformanceof6063AlAlloyChemicalConversionCoatingsBasedonBathContainingPhosphoricAcidandTitanium-tungstateADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiChunyangSuper

2、visor：Prof.ZhangYongjunSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TG174.4学校代号：10561学号：201521003031华南理工大学硕士学位论文6063铝合金磷酸基钛-钨酸盐化学转化膜的制备与性能研究作者姓名：李春阳指导教师姓名、职称：张永君副教授张恒学总经理申请学位级别：工程硕士工程领域名称：安全工程论文形式：□产品研发□工程设计☑应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：金属材料腐蚀防护与工业安全论文提交日期：2018年4月12日论文答辩日期：2018年5月29日学位授予单位：华南理工大学学位授

3、予日期：2018年6月24日答辩委员会成员：主席：袁智委员：陈国华，游革新，方江敏，黄思摘要铝合金是迄今为止应用范围最广的有色轻金属材料，在电子、机械、航空航天、国防、军事等领域具有不可撼动的地位。但铝化学活性高，表面易氧化，自氧化薄膜在苛刻环境下对金属基体的防护能力极为有限，易造成设备腐蚀失效，滋生安全事故。因此，表面改性处理对铝合金的应用具有重要意义。化学转化是铝合金最经济、最有效、应用范围最广的表面处理技术之一。传统的铬化处理虽然效果好，但因Cr6+的剧毒而被限制使用，因此，开发新型环保的无铬化学转化技术成为铝化学转化技术领域研究的热点问题。本文以6063铝合金挤压型材为研究对象，以开

4、发低温、无毒的铝合金无铬化学转化技术为研究目标，对新型铝合金化学转化膜的制备及其封闭处理工艺进行了研究。论文主要研究工作及成果/结果如下：（1）化学转化液有效组分筛选、配方及工艺优化以转化膜宏观形貌、硫酸铜点滴时间tD、膜面密度ρ及膜/基结合力为主要评价指标，在筛选转化液有效成分的基础上，系统研究转化液配方及工艺参数对成膜效果的影响规律，最终锁定磷酸基钛-钨酸盐转化液最佳配方及工艺条件如下：H3PO410mL/L，促进剂A3.5g/L，K2TiF61.1g/L，Na2WO41g/L，络合剂B为1.5g/L，pH=2.40，转化温度40℃，处理时间10min。（2）磷酸基钛-钨酸盐化学转化膜封

5、闭工艺研究为了进一步提高膜层耐蚀性，分别研究了硅酸盐和钼酸盐封闭体系对转化膜封闭效果的影响，研究结果表明：最佳封闭工艺为钼酸钠14g/L，封闭温度50℃，封闭时间30min。封闭处理后，转化膜均匀平整，呈金褐色，膜/基结合力良好。（3）典型试样性能分析对封闭前后的磷酸基钛-钨酸盐化学转化典型试样以及传统Alodine试样、铝合金空白试样分别进行全浸腐蚀试验、硫酸铜点滴试验、动电位极化（PDP）测试以及SEM、EDS分析。SEM观察结果表明：转化试样表面完全被Ti-W转化膜覆盖，表面均匀分布大量浅坑，微观结构呈“蜂窝”状，膜层间存在孔隙。封闭后，SEM结果显示在已有膜层的缝隙处生成了新膜层，新

6、生膜层表面存在着大量微小裂纹，表面附着有许多“枝桠”结构。全浸腐蚀试验、点滴试验结果表明：转化膜耐蚀性排序如下：转化+封闭试样＞Alodine试样≥转化试样＞空白试样，其中转化试样与Alodine试样tD值仅相差5s。PDP测试结果表明：转化试样、Alodine试样及典型转化+I封闭试样在3.5wt%NaCl溶液中对应Ecorr分别为-0.668V、-0.612V和-0.425V，与空白试样相比分别正移303mV、359mV和546mV；对应i-32-corr分别为4.02×10μA/cm、1.26×103μA/cm2和0.691×10-3μA/cm2，相较于空白试样均下降了3个数量级，且封

7、闭后的转化试样降幅最大。关键词：6063铝合金；钨酸盐转化；氟钛酸盐转化；封闭处理；表面改性IIABSTRACTAsalight-weightstructuralmaterial，aluminumalloyisthemostwidelyappliedmetalmaterialinnon-ferrousmetals.Ithashasestablishedanunshakablepositioninthefiel