建筑装饰用铜合金的表面钝化工艺与性能研究

采用化学浸渍法在装饰用H62铜合金表面制备了不同转化膜,优化了单一稀土盐和复合(Ce+La)盐转化膜的钝化液配方,对比分析了未加稀土盐、单一Ce盐、单一La盐和(Ce+La)盐试样的耐蚀性能和作用机理。结果表明,单一稀土盐的钝化液中硝酸镧/硝酸铈含量为8%时的转化膜具有最佳的耐腐蚀性能;复合(Ce+La)盐最优钝化工艺为硝酸镧/硝酸铈=4/4 g/L、C_6H_5N_3浓度15 g/L、Na_2MoO_4浓度2 g/L、C_6H_8O_7浓度13 g/L、C_7H_6O_6S. 2H_2O浓度9 g/L、SDBS浓度0.2 g/L、钝化温度48℃、钝化时间4 min;不同转化膜试样的硝酸点滴、中性盐雾、静态浸泡腐蚀和电化学腐蚀性能测试结果具有一致性,即耐性能从低至高顺序为:未加稀土盐单一Ce盐单一La盐(Ce+La)盐,在钝化液中添加稀土盐有助于提高转化膜膜层厚度,并增强转化膜的耐蚀性能,且复合添加(Ce+La)盐可获得相对单一稀土盐更好的钝化效果。     

铈单盐浓度对AZ91镁合金表面稀土转化膜的影响

镁合金表面稀土转化膜应用前景广阔,但文献报道的稀土单盐浓度相差较大,为获得最佳单盐浓度,在不同钵盐浓度条件下在AZ91镁合金表面制备稀土转化膜,用扫描电镜、X射线衍射仪、浸泡腐蚀试验和电化学分析等手段和方法研究了转化膜的形貌、成分、结构和性能。结果表明:富钵稀土转化膜主要是由CeO2、CeMg以及少量的Ce5Mg41共同构成;在成膜温度40℃、成膜时间20min的条件下,制备镁合金稀土转化膜的最佳Ce(NO3)3浓度为0.02mol/L。     

镁合金表面硅烷转化膜与阳极氧化膜的协同防护性能

目前对镁合金进行硅烷处理后再制备阳极氧化膜的研究未见报道。为此,探讨了镁合金表面硅烷化预处理所制备硅烷转化膜与阳极氧化后处理所制备阳极氧化膜的协同防护性能。在AZ91D镁合金表面首先进行硅烷化预处理制备内层的硅烷转化膜,接着进行阳极氧化后处理再制备外层的阳极氧化膜,最后采用KMnO4点滴试验、NaCl盐水浸泡试验、动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)等方法评价并比较了硅烷转化/阳极氧化复合膜、单一硅烷转化膜和单一阳极氧化膜对镁合金基体的防护性能。结果表明:与只经硅烷化处理的镁合金(表面附着单一硅烷转化膜)和只经阳极氧化处理的镁合金(表面附着单一阳极氧化膜)相比,经过硅烷化预处理和阳极氧化后处理的镁合金(表面附着硅烷转化/阳极氧化复合膜)的点滴液变色时间(tdrop)最长、腐蚀速率(vloss)和腐蚀电流密度(Jcorr)最小、自腐蚀电位(Ecorr)最正、膜层电阻(Rc)最大。对镁合金表面先进行硅烷化预处理再进行阳极氧化后处理使得镁合金的耐蚀性得以进一步提高,这主要归因于硅烷转化膜和阳极氧化膜的协同防护对腐蚀历程中扩散过程的抑制。     

成膜时间对镁合金表面Ce-Mn转化膜组织及耐蚀性的影响

以四硼酸钠为添加剂,Ce(NO3)3-KMnO4为主要成膜剂,室温下在AZ91镁合金表面制备了Ce-Mn转化膜。基于优化的成膜剂浓度比,主要研究了成膜时间对膜层组织和耐蚀性的影响。结果表明转化膜层主要由O、Mg、Al、Mn、Ce等元素组成,随成膜时间延长,膜层不断增厚,且产生裂纹甚至膜层剥落。Ce(NO3)3/KMnO4浓度比较低时成膜速率较慢,膜层中Ce/Mn原子较小,但膜层的电化学性能较优。开路电位随成膜时间延长呈现先急剧增大,后缓慢增加并在2min后趋于平稳的趋势。室温下处理2min即可获得组织致密且耐腐蚀性能较好的转化膜,与基体相比,经配方A和B成膜后的试样,其自腐蚀电流密度由34.099μA/cm2分别下降到0.822和1.367μA/cm2,电阻由0.64kΩ.cm2分别增大到32.01和20.96kΩ.cm2。     

H_2O_2对AZ91D镁合金表面铈转化膜形成及耐腐蚀性能的影响研究

对AZ91D镁合金表面铈转化膜的制备条件及膜的结构进行了研究,结合SEM、EDS、Tafel、EIS等分析手段,在室温(24±3)℃,硝酸铈浓度0.02mol/L,成膜促进剂H2O2的添加量为5mL/L,成膜时间10min时,可获得耐腐蚀性较好的转化膜。对此条件下制备的铈转化膜的结构进行了分析,研究认为,转化膜分3层结构:(1)蜂窝状结晶层,主要含有Mg、Al、Ce的氧化物或氢氧化物;(2)封孔致密层,主要含有大颗粒状Mg、Ce的氧化物或氢氧化物;(3)类凝胶层,主要含有类凝胶状Mg、Ce的氧化物及氢氧化物。     

饱和二氧化碳溶液中稀土铈转化膜对X70钢缓蚀性能的研究

利用Ce2(SO4)3溶液在X70钢表面制得金黄色铈转化膜,通过正交试验确定最佳成膜工艺条件。采用点滴试验、失重法及极化曲线测试分析了转化膜的耐蚀性能,用金相显微镜观测了有转化膜的钢腐蚀前后的形貌。失重法及极化曲线测试结果表明:铈转化膜可明显降低X70钢的腐蚀速率,缓蚀效率达80%以上。金相显微镜测试结果表明,存在铈转化膜的X70钢腐蚀前后形貌基本不变,耐蚀性能明显提高。     

含HF_2~-盐对铝合金稀土转化膜耐蚀性能及膜层结构研究

采用5%NaC1溶液浸泡法、动电位极化曲线法(Tafel)和扫描电镜(SEM)研究了在Ce3+-MnO4-稀土转化膜体系中加入HF2-离子对转化膜耐腐蚀性能及表面结构的影响,并对成膜过程进行了探讨,初步提出转化膜生长三阶段模型。研究表明,添加HF2-离子的溶液不仅可以消除膜层表面微观裂纹,还降低成膜温度、缩短成膜时间、提高膜层耐腐蚀性能。成膜时,首先在试样表面形成三维骨架,然后不断向骨架内沉积Al、Ce的氧化物或氢氧化物,直至将空间填平,形成致密层,最后在致密层基础上形成的疏松层。     

双稀土处理液对H62黄铜成膜耐蚀性能的影响

为了提高H62黄铜合金的表面性能,通过正交试验获得了最佳锅、钵双稀土处理液配方。利用硝酸点滴、中性盐雾试验评价了H62黄铜合金钝化膜的耐蚀性能,通过电子探针(EPMA)观测了其表面形态结构及元素分布,利用电化学方法表征了 H62黄铜表面钝化膜在3.5%NaCl溶液中的缓蚀行为,采用XRD对H62黄铜表面钝化膜的成分进行了检测。结果表明:H62黄铜合金由镉、钵双稀土处理液钝化成膜的主要成分为Cu2O,CeO2,La(OH)3,Ce(OH)4;致密的钝化膜耐硝酸点滴时间达到21.98s,在3.5%NaCl溶液自腐蚀电位增加,腐蚀电流降低,腐蚀速度明显降低,耐蚀性能增加,耐中性盐雾性能明显优于鋪单一稀土处理液。     

稀土元素对镀锌层三价铬彩色钝化膜耐蚀性的影响

为了提高三价铬彩色钝化膜的耐蚀性,在三价铬钝化液中加入稀土元素(La3+,Ce3+,Ce4+),通过乙酸铅点滴试验、Tafel曲线和盐水浸泡试验研究了稀土元素含量对镀锌层彩色钝化膜耐蚀性的影响。结果表明,加入稀土元素后,不用进行封闭处理也能提高钝化膜的耐蚀性,其中Ce4+的作用最显著,当钝化液中Ce(SO4)2.4H2O浓度为5.0 g/L时:钝化膜乙酸铅点滴耐蚀时间由镀锌层的19.33 s提高到157.56 s;腐蚀电位由-1.006 V正移至-0.982 V,腐蚀电流密度由3.268×10-5A/cm2减小到1.116×10-5A/cm2;耐盐水腐蚀能力提高,浸泡336 h仍未出现锈点,失重缓慢;钝化膜呈均匀的黄绿色,表面形成了均匀、平滑、较深的构槽,有利于提高膜层的耐蚀性。     

硝酸镧掺杂对6061铝合金表面硅烷膜耐蚀性能的影响

为改善铝及铝合金的表面防腐蚀性能,在γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)基础溶液中添加不同含量的硝酸镧,在6061铝合金表面制备不同硝酸镧浓度掺杂的硅烷-镧盐复合膜;采用极化曲线、硫酸铜点滴、腐蚀失重率试验等方法分析膜层性能,并得出了镧盐最佳用量。对比分析了最佳镧盐用量下复合膜、硅烷膜和稀土转化膜的耐蚀性能。结果表明:在KH-560硅烷膜制备过程中添加一定量硝酸镧可有效提高硅烷膜的耐蚀性,添加15 g/L硝酸镧时,形成的复合膜层致密且没有裂纹,耐蚀性最好;与单一的硅烷、镧盐转化膜相比,复合膜表现出很好的耐蚀性。     

成膜温度对镁合金镧盐转化膜耐蚀性的影响

为了探究镁合金表面单纯镧盐转化膜的最佳成膜温度,采用不同成膜温度在镁合金表面制备了镧盐转化膜,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对膜层表面形貌及成分组成进行观察分析,采用点滴试验和电化学方法对膜层耐蚀性能进行了探究.结果 表明:镁合金试样表面生成了镧盐转化膜,不同成膜温度所得试样的表面存在大小不一的裂纹,其中20 ℃获得的镧盐转化膜表面裂纹最少;EDS结果表明镁合金表面形成的镧盐转化膜主要组成为La和O元素,XRD结果表明转化膜主要组成是氢氧化镧;点滴试验结果显示20℃获得的镧盐转化膜耐蚀效果最好,电化学测试结果与点滴试验结果存在一致性,相对未处理镁合金试样,自腐蚀电位正移了865 mV,自腐蚀电流密度下降了4个数量级,阻抗模量增加了约4个数量级.     

钢铁表面硅烷锆盐植酸复合转化膜耐腐蚀机理研究

为提高40Cr钢体表面耐腐蚀性能,采用双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物(BTESPT)、硝酸锆和植酸在40Cr钢表面制备了具有优异耐蚀性能的硅烷锆盐复合转化膜,采用正交实验法优选了硅烷锆盐复合转化液成膜的工艺条件。采用硫酸铜滴定实验、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及电化学测试对复合膜的耐蚀性、形貌、成分、膜层的电位特性进行分析。结果表明：硅烷锆盐复合膜最优工艺为硅烷浓度5%(体积分数),硝酸锆浓度为0.75%(质量分数),溶液pH值为4,反应温度25℃,反应时间50 s;通过硫酸铜点滴试验和电化学测试可以看出掺杂植酸的复合转化膜的耐蚀性比单一硅烷膜和硅烷锆盐膜得到了明显的提升;通过微观形貌观察可以看出,植酸的添加弥补了膜层缺陷,阻碍了腐蚀介质的扩散,增强了膜层的耐腐蚀性。     

铝基防护层表面铈转化膜的制备与耐蚀性能

为了提高铝基防护层的耐腐蚀性能,采用L9(34)正交试验法,优化了铈盐改性溶液的配方,确定了工艺条件,在铝基防护层表面制备了铈转化膜,并考察和比较了铈转化膜的性能指标.通过试验,确定了优化后的转化配方主要成分及工艺:14.0 g/L Ce(NO3)3,0.3 g/L(NH4)2S2O8,0.3 ML/L促进剂,pH=1.5～3.0,温度25℃,时间25 min.本工艺制备的转化膜耐蚀性优于Alodine1001,能满足飞机高强度钢部附件表面铝基防护层改性处理的要求.     

飞机蒙皮表面铈转化膜的制备与性能

为提高飞机蒙皮的维修质量,研究了飞机蒙皮表面铈转化膜表面改性技术.通过检测氧化膜的膜重和耐腐蚀性,初步确定了配方的主要成分和工艺参数:Ce(NO3)3 KMnO4 Ce-1(添加剂),pH=1.5～2.7,温度25 ℃,时间5～9 min.采取L9(34)正交试验法,优化了铈盐改性溶液的配方,并确定了最佳工艺条件为:14.0 g/L Ce(NO3)3,1.0 g/L KMn04,0.3g/L添加剂Ce-1,pH=1.5～2.7,温度20℃,时间15～25 min.在相同试验条件下,用铈盐氧化液制备的转化膜的耐腐蚀性优于Alodinel001,能满足飞机蒙皮维修的要求.     

2A96铝合金表面含三价铬转化膜制备 及其电化学性能研究

通过调整Cr_2(SO_4)_3浓度和K_2ZrF_6浓度,在2A96铝合金表面制备了含三价铬转化膜;采用极化曲线和交流阻抗谱研究了所制备含三价铬转化膜的电化学性能,利用金相显微镜和扫描电镜(SEM)对铝合金成膜前后的表面形貌进行观察和分析。结果表明,在单因素试验中,质量浓度分别为5 g/L Cr_2(SO_4)_3和2.0 g/L K_2ZrF_6溶液中制备含三价铬转化膜的自腐蚀电位最大,交流阻抗谱的相位角最大,阻抗弧长也最大,耐腐蚀性能最好;显微形貌分析得出成膜后的2A96铝合金表面覆盖了一层转化膜。     

铝合金表面铈锰化学转化

以硝酸铈和高锰酸钾为主盐,在6063铝合金表面制备了Ce-Mn化学转化膜。研究了室温下成膜时间、转化液pH值、硝酸铈和高锰酸钾浓度对Ce—Mn转化膜电化学性能的影响,获得了最佳成膜工艺：7g／LCe（NO3）3,2g／LKMnO4,时间9min,pH值2．3。采用极化曲线考察了所得转化膜的耐蚀性,并通过扫描电镜和能谱仪分析了膜的表面微观形貌和组成。结果表明：Ce．Mn转化膜比6063铝合金具有更低的腐蚀电流密度和更大的极化电阻,表现出良好的耐腐蚀性能;Ce-Mn转化膜主要成分是铝、镁、铈、锰和氧。     

转化时间对AZ31镁合金钒锆转化膜性能的影响

镁合金经化学转化处理后能显著提高其耐蚀性和涂装性,为了解转化时间对转化膜成膜及其性能的影响,以NaVO3和K2Zr F6作为转化处理液的主盐,在AZ31镁合金表面制备了新型环保的钒锆化学转化膜,系统研究了转化工艺参数中的转化时间对转化膜成膜和性能的影响。通过膜层测厚、耐点滴试验以及结合力试验对不同转化时间下的钒-锆转化膜进行了性能分析,运用金相显微镜、扫描电子显微镜和能谱分析了转化膜的形貌和成分,采用电化学工作站测试了极化曲线,进一步研究了转化膜的电化学性能。结果表明:转化时间为25 min时,膜层表面均匀平整,转化膜的耐腐蚀能力以及与基体的结合能力最佳。膜层的主要防护成分由V、Zr、Mg、O、F、C元素组成。     

原位合成法二氧化硅/硅钨酸改性聚乙烯醇质子交换膜的研制

以聚乙烯醇(PVA)为基体,利用原位合成法制备了二氧化硅(SiO2)和硅钨酸(SiWA)微粒在PVA基质中均匀分布的二氧化硅/硅钨酸改性聚乙烯醇(SiO2/SiWA-m-PVA)质子交换膜,利用扫描电镜(SEM)和热重分析仪(TG)分别对膜的形貌及热稳定性进行了表征,四氯化硅与钨酸钠摩尔比对SiO2/SiWA-m-PVA质子交换膜的质子导电性能、阻醇性能的影响.结果表明,四氯化硅与钨酸钠摩尔比为1∶1时,原位合成的二氧化硅和硅钨酸在质子交换膜中分散均匀,在温度低于100℃时SiO2/SiWA-m-PVA膜保水性能好;室温质子电导率为1.48×10-2 S/cm,甲醇渗透率为1.37×10-7 cm2/s,比相同条件下Nafion117膜甲醇渗透率低一个数量级,应用于直接甲醇燃料电池单电池能量密度可达11.82 mW/cm2.     

工艺参数对铝合金稀土转化膜微观形貌的影响研究

采用稀土盐Ce（NO3）3与氧化剂KMnO4作为无铬化学转化液的主要成分，在6063铝合金表面制备了耐腐蚀稀土转化膜，利用正交试验法与单因素实验法对转化膜处理溶液浓度、溶液温度与pH值以及时间等工艺参数进行了优化，利用SEM微观分析法，并对稀土转化膜的表面形貌进行了研究，并分析了处理工艺参数对转化膜微现形貌与耐腐蚀性能的影响。     

纯钛表面磷酸氢钙-羟基磷灰石膜层的化学转化及成骨细胞反应

为了提高医用纯钛的骨修复效果,利用化学转化技术在纯钛表面制备了一层含钙磷化合物的磷酸盐(CaP)转化膜,并通过碱处理,对该转化膜进行羟基转化。利用XRD、FESEM和电化学工作站对CaP转化膜的成分、微观结构和耐蚀性能分别进行分析表征,通过MC3T3-E1小鼠成骨细胞培养,对覆膜样本的细胞相容性进行评价。研究结果表明,纯钛表面CaP转化膜的主要成分为磷酸氢钙(CaHPO_4·2H_2O),膜层晶体呈块状无规则多级排列,经过碱处理后,膜层晶体表面粗糙度增加,并有新的细小颗粒生成,晶体部分转化为羟基磷灰石(HA)。电化学分析结果表明,经过碱液处理的HA转化膜在生理盐水中表现出了比CaHPO_4·2H_2O转化膜更好的耐蚀性能。体外细胞培养试验证明,覆膜纯钛样本能够有效促进成骨细胞黏附、细胞增殖和分化。