改善鑄造鋁合金表面耐腐蝕性能的技術(shù)

來源:中國(guó)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(píng)論 ] [ 啄木鳥 ]

　　【中國(guó)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(xué)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(chǔ)。這些過程在一定的電解質(zhì)和操作條件下進(jìn)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(guān)，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(xué)方法對(duì)ZL105鋁合金表面電沉積Ni2SiC復(fù)合鍍層的耐蝕性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，Ni2SiC復(fù)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(jìn)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(shí)，將蒸發(fā)物或反應(yīng)物沉積在基片上。離子鍍把輝光放電現(xiàn)象、等離子體技術(shù)和真空蒸發(fā)三者有機(jī)結(jié)合起來，不僅能明顯地改進(jìn)了膜質(zhì)量，而且還擴(kuò)大了薄膜的應(yīng)用范圍。
　　其優(yōu)點(diǎn)是薄膜附著力強(qiáng)，繞射性好，膜材廣泛等。離子鍍種類很多，蒸發(fā)遠(yuǎn)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(yīng)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(jìn)行沉積。簡(jiǎn)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(duì)基體進(jìn)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(jié)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(dú)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(xué)復(fù)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(fù)合鍍。若采用電鍍的工藝則稱之為復(fù)合電鍍；若采用化學(xué)鍍的工藝則稱之為復(fù)合化學(xué)鍍。所得鍍層稱為復(fù)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(yīng)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(diǎn)的微粒；一類是提高鍍層自潤(rùn)滑特性的固體潤(rùn)滑劑微粒。在鑄鋁表面制備Ni-P-金剛石化學(xué)復(fù)合鍍層[11]，結(jié)果表明，硫酸高鈰能促進(jìn)金剛石微粒進(jìn)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(fù)合鍍層耐磨性優(yōu)于Ni-P鍍層，添加2mg/L硫酸高鈰后進(jìn)一步顯著提高，與Ni-P鍍層相比，復(fù)合鍍層耐蝕性差，添加硫酸高鈰后有所改善。
　　 5、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜
　　化學(xué)轉(zhuǎn)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(xué)反應(yīng)，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(hù)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(jī)涂膜的附著性和耐老化性，或者能賦予表面其它性能。化學(xué)轉(zhuǎn)化膜由于是基體金屬直接參與成膜反應(yīng)而生成，因而與基體的結(jié)合力比電鍍層和化學(xué)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(zhuǎn)化處理，得到不同應(yīng)用目的的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，但目前工業(yè)上應(yīng)用較多的是鋼鐵、鋁、鋅、銅、鎂及其合金。化學(xué)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化的產(chǎn)物(MmAn)，因此也可以說化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的形成實(shí)際上可看作是受控的金屬腐蝕的過程�；瘜W(xué)轉(zhuǎn)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(yīng)用的高強(qiáng)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(zhǎng)久，所以要求有較高的保護(hù)措施。其中在鋁合金表面上生成化學(xué)轉(zhuǎn)化膜具有設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低、投資省等優(yōu)點(diǎn)。彭靚等[12]采用鉻酸鹽法在Y112合金上生成化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該轉(zhuǎn)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(xué)氧化得到的化學(xué)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(gè)數(shù)量級(jí)；鋁合金化學(xué)氧化膜外觀呈金黃色，具有規(guī)則排列的柱狀生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。
　　葛圣松等[14]用無鉻化學(xué)方法在鑄鋁合金表面制得黑色轉(zhuǎn)化膜，利用點(diǎn)滴試驗(yàn)評(píng)價(jià)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(cè)定其組成元素，最后提出了黑色膜的形成機(jī)理和耐蝕機(jī)理。
　　6、結(jié)語
　　鑄造鋁合金的表面耐腐蝕性處理可以通過電化學(xué)方法得以改善。現(xiàn)有的研究多停留在試樣上，應(yīng)用研究較少。在實(shí)際應(yīng)用中，單獨(dú)用一種工藝技術(shù)就能提高鑄造鋁合金的防護(hù)性、裝飾性和功能性問題比較少見，有必要對(duì)現(xiàn)有的改性技術(shù)綜合考慮，對(duì)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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