【摘 要】
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阳极氧化是铝合金常用的提高耐蚀性能和增加表面特殊功能的方法,铝合金的表面脱氧工序是铝合金阳极氧化工艺中的关键工艺步骤,目前脱氧溶液均采用含有较高浓度铬酸酐的溶液,它不仅在生产过程中产生大量毒性很大的含铬废水,危害生态环境和人体健康,而且存在不能按照工艺规范将腐蚀速率调整到规定值的问题,严重影响了铝合金阳极氧化的质量,因此,研究出一种高效、稳定、环保的无铬脱氧溶液具有重要意义。本文研究了一种无铬脱氧
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阳极氧化是铝合金常用的提高耐蚀性能和增加表面特殊功能的方法,铝合金的表面脱氧工序是铝合金阳极氧化工艺中的关键工艺步骤,目前脱氧溶液均采用含有较高浓度铬酸酐的溶液,它不仅在生产过程中产生大量毒性很大的含铬废水,危害生态环境和人体健康,而且存在不能按照工艺规范将腐蚀速率调整到规定值的问题,严重影响了铝合金阳极氧化的质量,因此,研究出一种高效、稳定、环保的无铬脱氧溶液具有重要意义。本文研究了一种无铬脱氧溶液,通过失重法腐蚀实验、晶间腐蚀实验、端晶坑蚀实验、电化学测试分析,结合扫描电子显微镜、金相显微镜和电化学工作站等分析表征手段,系统地研究了2024包铝、2024裸铝、6061裸铝和7050裸铝等各种铝合金在该脱氧溶液中的腐蚀特性和腐蚀形态,并和国外商品脱氧溶液B进行了比较研究。研究内容包括在两种无铬脱氧溶液中的腐蚀速率、晶间腐蚀和坑蚀特性、温度对不同铝合金腐蚀速率的影响等。以实际生产要求为标准,研究了脱氧溶液主要成分的分析检测方法,结合对使用过程中溶液比重和溶解铝的质量监测、当量脱氧面积等指标的综合分析,确定溶液调整边界和调整方法。本研究工作旨在为所研究的无铬脱氧溶液在航空工业的应用提供完整的技术数据和工艺指导,研究结果如下:(1)在可能使用的工艺参数范围内(主要是温度范围),完成了全部基本腐蚀数据测量,为无铬脱氧溶液在实际生产中的工艺参数选择提供了依据。实验结果表明,所研究的无铬脱氧溶液A比国外商品脱氧溶液B对四种铝合金的腐蚀速率更高且更稳定,产生点蚀的倾向小,10分钟以内的晶界腐蚀不明显,由于通常脱氧时间小于10分钟,因此不会给后续阳极氧化质量带来不良影响。(2)所研究的无铬脱氧溶液A,对于铝合金的腐蚀速率随着温度的升高而增大。在同一温度下,四种铝合金的腐蚀速率随腐蚀时间的增加而逐渐减小,在0-5 min内快速下降,5-30 min之间下降速度逐渐减小,30 min以后腐蚀速率趋于稳定值。不同温度条件下腐蚀四种铝合金,0-20 min内四种铝合金的耐蚀性顺序会随温度有所变化,但在20 min以后,同一温度条件下,四种铝合金的腐蚀速率大小顺序为:7050裸铝合金>2024裸铝合金>2024包铝合金>6061裸铝合金。并对其原理进行了分析。(3)对无铬脱氧液的主要成分的分析方法进行了研究。硝酸的测定方法研究结果表明,选定EDH为掩蔽剂来掩蔽溶液中的干扰金属离子,以溴酚蓝作为指示剂,采用滴定方法分析,硝酸含量的分析误差完全满足生产要求。(4)实验确定了槽液的优化补加方法。溶液使用到设定的腐蚀速率下限(即0.0032 mm/单面/h)时,记录为最大腐蚀量M0,实验结果建议:当腐蚀铝合金达到最大腐蚀量的一半时就补加原液比腐蚀到最大腐蚀量时再补加原液更节省原液,提高了脱氧溶液的利用率,节约成本,更加环保。
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