改善鑄造鋁合金表面耐腐蝕性能的技術

來源:中國幕墻網(wǎng)收集整理 　作者:* 　日期:2011-1-19 　頁面功能 [字體：大 中 小] [ 打印 ] [ 投稿 ] [ 評論 ] [ 啄木鳥 ]

　　【中國幕墻網(wǎng)】電沉積(electrodeposition)是金屬或合金從其化合物水溶液、非水溶液或熔鹽中電化學沉積的過程。是金屬電解冶煉、電解精煉、電鍍、電鑄過程的基礎。這些過程在一定的電解質(zhì)和操作條件下進行，金屬電沉積的難易程度以及沉積物的形態(tài)與沉積金屬的性質(zhì)有關，也依賴于電解質(zhì)的組成、pH值、溫度、電流密度等因素。吳向清等[9]利用電化學方法對ZL105鋁合金表面電沉積Ni2SiC復合鍍層的耐蝕性能進行了研究。結果表明，Ni2SiC復合鍍層的表面形貌與純Ni鍍層截然不同，耐蝕性能優(yōu)于純Ni鍍層，經(jīng)過300℃×2h熱處理后，耐蝕性能進一步得到提高。
　　3、多弧離子鍍層
　　多弧離子鍍是真空室中，利用氣體放電或被蒸發(fā)物質(zhì)部分離化，在氣體離子或被蒸發(fā)物質(zhì)粒子轟擊作用的同時，將蒸發(fā)物或反應物沉積在基片上。離子鍍把輝光放電現(xiàn)象、等離子體技術和真空蒸發(fā)三者有機結合起來，不僅能明顯地改進了膜質(zhì)量，而且還擴大了薄膜的應用范圍。
　　其優(yōu)點是薄膜附著力強，繞射性好，膜材廣泛等。離子鍍種類很多，蒸發(fā)遠加熱方式有電阻加熱、電子束加熱、等離子電子束加熱、高頻感應加熱等。多弧離子鍍采用的是弧光放電，而并不是傳統(tǒng)離子鍍的輝光放電進行沉積。簡單的說，多弧離子鍍的原理就是把陰極靶作為蒸發(fā)源，通過靶與陽極殼體之間的弧光放電，使靶材蒸發(fā)，從而在空間中形成等離子體，對基體進行沉積。在ZL201鋁合金表面多弧離子鍍Ti-Cr-N涂層，并在Ti-Cr-N涂層上制備一層脂類薄膜[10]。結果表明：Ti-Cr-N涂層中的Cr以固溶體的方式存在于TiN晶體中，沒有形成單獨的CrN相；涂層可以有效提高ZL201鋁合金的抗鹽霧腐蝕的能力。
　　4、化學復合鍍層
　　在鍍覆溶液中加入非水溶性的固體微粒，使其與主體金屬共同沉積形成鍍層的工藝稱之為復合鍍。若采用電鍍的工藝則稱之為復合電鍍；若采用化學鍍的工藝則稱之為復合化學鍍。所得鍍層稱為復合鍍層。原則上，凡可鍍覆的金屬均可作為主體金屬，但研究和應用較多的是鎳、鉻、鈷、金、銀、銅等幾種金屬。作為固體微粒主要有兩類，一類是提高鍍層耐磨性的高硬度、高熔點的微粒；一類是提高鍍層自潤滑特性的固體潤滑劑微粒。在鑄鋁表面制備Ni-P-金剛石化學復合鍍層[11]，結果表明，硫酸高鈰能促進金剛石微粒進入鍍層，隨硫酸高鈰含量增加鍍液穩(wěn)定性大幅提高后趨于平穩(wěn)，Ni-P-金剛石復合鍍層耐磨性優(yōu)于Ni-P鍍層，添加2mg/L硫酸高鈰后進一步顯著提高，與Ni-P鍍層相比，復合鍍層耐蝕性差，添加硫酸高鈰后有所改善。
　　 5、化學轉化膜
　　化學轉化膜是使金屬與特定的腐蝕液相接觸，在一定條件下發(fā)生化學反應，在金屬表面形成一層附著力良好的、難溶的生成物膜層。這些膜層，或者能保護基體金屬不受水和其它腐蝕介質(zhì)的影響，或者能提高有機涂膜的附著性和耐老化性，或者能賦予表面其它性能。化學轉化膜由于是基體金屬直接參與成膜反應而生成，因而與基體的結合力比電鍍層和化學鍍層大的多。幾乎所有的金屬都可以在選定的介質(zhì)中通過轉化處理，得到不同應用目的的化學轉化膜，但目前工業(yè)上應用較多的是鋼鐵、鋁、鋅、銅、鎂及其合金。化學轉化膜同金屬上別的覆蓋層(例如金屬的電沉積層)不一樣，它的生成必須有基底金屬的直接參與，與介質(zhì)中陰離子生成自身轉化的產(chǎn)物(MmAn)，因此也可以說化學轉化膜的形成實際上可看作是受控的金屬腐蝕的過程。化學轉化膜按膜的主要組成物的類型分為：氧化物膜，磷酸鹽膜，鉻酸鹽膜，草酸鹽膜等。
　　鋁合金在大氣環(huán)境下容易發(fā)生晶間腐蝕而破壞。目前應用的高強度鑄造鋁合金一般含有硅、銅、鎂等元素，這些元素的加入增加了合金的腐蝕敏感性。其次是表面硬度低，容易磨損，外表光澤不能保持長久，所以要求有較高的保護措施。其中在鋁合金表面上生成化學轉化膜具有設備簡單、成本低、投資省等優(yōu)點。彭靚等[12]采用鉻酸鹽法在Y112合金上生成化學轉化膜，實驗結果表明，該轉化膜具有高的耐腐蝕性，并具有美觀的金黃色外表面。
　　以錳酸鹽和鋯鹽為主鹽，在鋁合金表面化學氧化得到的化學氧化膜[13]的腐蝕電位比鋁合金試樣的腐蝕電位正0.45V左右，腐蝕電流密度僅0.286μA/cm2；交流阻抗譜圖低頻端的阻抗值比鋁合金試樣的值大一個數(shù)量級；鋁合金化學氧化膜外觀呈金黃色，具有規(guī)則排列的柱狀生長結構。
　　葛圣松等[14]用無鉻化學方法在鑄鋁合金表面制得黑色轉化膜，利用點滴試驗評價了膜的耐蝕性能。分別采用掃描電鏡及電子探針觀察膜的形貌、測定其組成元素，最后提出了黑色膜的形成機理和耐蝕機理。
　　6、結語
　　鑄造鋁合金的表面耐腐蝕性處理可以通過電化學方法得以改善。現(xiàn)有的研究多停留在試樣上，應用研究較少。在實際應用中，單獨用一種工藝技術就能提高鑄造鋁合金的防護性、裝飾性和功能性問題比較少見，有必要對現(xiàn)有的改性技術綜合考慮，對此開展系統(tǒng)的研究。鑄造鋁合金的表面耐腐蝕性改善和耐磨性改善的綜合研究更有意義。

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