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钝化膜丨A357 铝合金轮毂无铬终钝化膜的制备与耐蚀性

   作者:镀涂学堂小编    单位:电镀与涂饰    日期:2020-01-15     浏览:104    评论:0    
提示:北大中文核心,中国科技核心!A357 铝合金轮毂无铬终钝化膜的制备与耐蚀性王双红1, 2(1.沈阳大学机械工程学院,辽宁 沈阳 1100
 

 



北大中文核心,中国科技核心!

A357 铝合金轮毂无铬终钝化膜的制备与耐蚀性

王双红1, 2(1.沈阳大学机械工程学院,辽宁 沈阳 110044;2.沈阳防锈包装材料有限责任公司,辽宁 沈阳 100033)

作者简介:王双红(1979–),男,辽宁沈阳人,副教授,主要研究方向为金属表面改性技术。

声明:本文发表于《电镀与涂饰》期刊2019年第38卷第23期,已被中文核心期刊、中国科技核心期刊全文收录。

点击阅读原文,可下载PDF高清完整文档。

文章节选

2 无铬终钝化膜的性能

2. 1 外观

从图1 可以看出,所得无铬终钝化膜无色、均匀、透明,能够令基体表面保持原有的色泽。

图1 A357 铝合金表面无铬终钝化膜的外观


2. 2 微观形貌和元素成分

采用荷兰Phenom ProX 扫描电镜观察钝化膜的表面形貌,发现其表面存在类球形的大颗粒聚集沉积

带,而且弥散分布着纳米白色点状颗粒物(见图2)。采用扫描电镜附带的能谱仪(EDS)对图2 不同位置

进行分析,结果见表1。可见聚集沉积带1 和3 主要由Si、Al、O、F、Zr 和Mg 组成。点状颗粒物2 由

Al、Si、O、Mg 组成。无颗粒物区4 由Al、Si、Zr 和Mg 组成。

图2 无铬终钝化膜的表面形貌

表1 图2 中EDS 点扫描的分析结果(略)


对图3 标记的各区域进行面扫描的结果(见表2)表明,聚集沉积带和无颗粒区主要由Al、Si、O、

Mg、F 和Zr 组成。

 

综合点扫描和面扫描结果可知,整个铝合金表面的无铬终钝化膜是连续的,但成分不均匀。这可能是

配比调控使氟锆酸优先与铝基体形成了非晶态Al2O3·4AlOF·ZrO2·H2O 无机复合物[4, 7-8],沉积在基体表面形成原子层级的形核层,随局部形核层的生长和聚集,逐步形成了类球形的大颗粒Al2O3·4AlOF·ZrO2·H2O 无机复合物聚集沉积带。又因无机复合物的形核层和沉积带的界面活性高,更容易定向化学吸附硅烷的硅羟基,进而发生强键合化学反应;剩余的硅羟基、氨基、环氧基之间再进一步交联和缩合成致密的三维有机厚膜;SiO2 纳米颗粒夹杂在有机厚膜的空隙和无机复合物沉积层的微孔中,更好地强化了钝化膜的致密度和连续性。

图3 无铬终钝化膜的面扫描区域

表2 图3 中EDS 面扫描的分析结果(略)


2. 3 耐中性盐雾腐蚀性能

采用德国富奇VSC 450 中性盐雾试验箱对来自实验室和生产线的无铬终钝化样品进行中性盐雾试验,主要参数为:(50 ± 5) g/L NaCl 溶液,pH 6.5 ~ 7.2,温度35 °C,24 h 为1 个观察周期。从图4 和表3可以看出,该无铬钝化工艺无论是应用在实验室还是生产线上,所得钝化膜经96 h 中性盐雾试验后的锈蚀面积分数均小于96%,无明显失光和变色。只是在120 h 连续喷雾后,两种样品都有明显的失光现象,其中实验室样品表面局部出现淡黄色锈蚀,生产线样品则出现丝状灰黑色锈蚀。


可以看出,该无铬钝化工艺无论是应用在实验室还是生产线上,所得钝化膜经96 h中性盐雾试验后的锈蚀面积分数均小于96%,无明显失光和变色。只是在120 h连续喷雾后,两种样品都有明显的失光现象,其中实验室样品表面局部出现淡黄色锈蚀,生产线样品则出现丝状灰黑色锈蚀。

 

72h

96h

120h

实验室样品

生产线样品

图4 实验室和生产线所得无铬终钝化膜的中性盐雾试验结果

表3 中性盐雾试验不同时间后不同终钝化膜样品的腐蚀面积分数(略)

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