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铝型材管材板材的耐腐蚀技术

作者: 时间:2019-09-09524 次浏览

铝及铝型材在大气中虽能自然形成一层氧(Oxygen)化

膜,但膜薄(40- 50A)而疏松多孔,为非晶态的、不
均匀也不连续(Continuity)的膜层,不能作为可靠的防护一装饰性
膜层.随着铝制品加工工业的不断发展,在工业上越
来越广泛地采用阳极氧化或化学氧化的方法,在铝
及铝型材制件表面生成一层氧(Oxygen)化膜,以达到防护一装
饰的目的。经化学氧化(oxidation)杜理获得的氧化膜,厚度一般为0.3
~4um,质软、耐磨和抗蚀性能均低于阳极氧化膜.
所以,除有特殊用途外,很少单独使用.但它有较好
吸附能力,在其表面再涂漆,可有效地提高铝制品
耐蚀性和装饰性。
一般采用阳极氧化。铝支架商品常制成棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状。在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。铝粉在空气中加热能猛烈燃烧,并发出眩目的白色火焰。经阳极氧化处理获得的氧化膜(oxidation film),厚度一般在5-
20v m,硬质阳极氧化膜厚度可达60- 2500m. 其具有较高的耐蚀性.这是由于阳极氧化膜有较高的化学稳定(解释:稳固安定;没有变动)性.
铝和铝型材耐腐蚀的特点区别:经测试,纯铝的阳极氧化膜比铝型材的阳极氧化膜耐蚀性好.这是由于合金成分
夹杂或形成金属化合物不能被氧化(oxidation)或被溶解,而使
氧化膜不连续或产生空隙,从而使氧化膜的耐蚀性
大为降低.所以,一般经阳极(anode)氧化(oxidation)后所得的膜必须
进行封闭处理(chǔ lǐ),才能提高其耐蚀性能。
所以铝的经阳极氧化法处理后要比铝型材的耐腐蚀性强。铝支架商品常制成棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状。在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。铝粉在空气中加热能猛烈燃烧,并发出眩目的白色火焰。
1 铝和铝型材在自然环境中能生成一层极薄的氧(Oxygen)化膜。
2 铝比铝型材的耐腐蚀性好。
3 铝的纯度越高耐腐蚀性能越高.
4 铝型材品种繁多,不同铝型材耐腐蚀性能差别很大,以铝镁合金防护性能更好,铝铜合金及铸铝型材防腐性能较差。
5 经过阳极氧化或化学氧化的铝及铝型材,其防腐性能都会有较大提高,但防护能力的比较关系不改变,即原来好的仍好,原来差的仍差。
电沉积(electrodeposition)是金属或合金从其化合物水溶液、非水溶液或熔盐中电化学沉积的过程。是金属电解冶炼、电解精炼、电镀、电铸过程的基础。这些过程在一定的电解质和操作条件下进行,金属电沉积的难易程度以及沉积物的形态(pattern)与沉积金属的性质有关,也依赖于电解质的组成、pH值、温度、电流(Electron flow)密度等因素。吴向清等[9]利用电化学方法对ZL105铝型材表面电沉积Ni2SiC复合镀层的耐蚀性能进行了研究。结果表明,Ni2SiC复合镀层的表面形貌与纯Ni镀层截然不同,耐蚀性能优于纯Ni镀层,经过300℃×2h热处理后,耐蚀性能进一步得到提高。
3、多弧离子镀层
多弧离子镀是真空室中,利用气体放电或被蒸发物质部分离化,在气体离子或被蒸发物质粒子轰击作用的同时,将蒸发物或反应物沉积在基片上。离子镀把辉光放电现象、等离子体技术和真空蒸发三者有机结合起来,不仅能明显地改进了膜质量,而且还扩大了薄膜的应用范围。
其优点是薄膜附着力强,绕射性好,膜材广泛等。离子镀种类非常多,蒸发远加热方式有电阻加热、电子束加热、等离子电子束加热、高频(Induction Heating)感应加热等。多弧离子镀采用的是弧光放电,而并不是传统离子镀的辉光放电进行沉积。简单的说,多弧离子镀的原理就是把阴极靶作为蒸发源,通过靶与阳极壳体之间的弧光放电,使靶材蒸发,从而在空间中形成等离子体,对基体进行沉积。在ZL201铝型材表面多弧离子镀Ti-Cr-N涂层,并在Ti-Cr-N涂层上制备一层脂类薄膜[10]。结果表明:Ti-Cr-N涂层中的Cr以固溶体的方式存在于TiN晶体中,没有形成单独的CrN相;涂层可以有效提高ZL201铝型材的抗盐雾腐蚀的能力。
4、化学复合镀层
在镀覆溶液中加入非水溶性的固体微粒(内容:原子、分子、离子),使其与主体金属共同沉积形成镀层的工艺称之为复合镀。若采用电镀的工艺则称之为复合电镀;若采用化学镀的工艺则称之为复合化学镀。所得镀层称为复合镀层。原则上,凡可镀覆的金属均可作为主体金属,但研究和应用较多的是镍、铬、钴、金、银、铜等几种金属。作为固体微粒主要有两类,一类是提高镀层耐磨性的高硬度、高熔点的微粒;一类是提高镀层自润滑特性的固体润滑剂微粒。在铸铝(Al)表面制备Ni-P-金刚石化学复合镀层[11],结果表明,硫酸高铈能促进金刚石微粒进入镀层,随硫酸高铈含量增加镀液稳定性(The stability of)大幅提高后趋于平稳,Ni-P-金刚石复合镀层耐磨性优于Ni-P镀层,添加2mg/L硫酸高铈后进一步显著提高,与Ni-P镀层相比,复合镀层耐蚀性差,添加硫酸高铈后有所改善。
5、化学转化膜
化学转化膜是使金属与特定的腐化侵蚀 液相接触,在一定条件下发生化学反应,在金属表面形成一层附着力良好的、难溶的生成物膜层。这些膜层,或者能保护基体金属不受水和其它腐蚀介质的影响,或者能提高有机涂膜的附着性和耐老化性,或者能赋予表面其它性能。化学转化膜由于是基体金属直接参与成膜反应而生成,因而与基体的结合力比电镀层和化学镀层大的多。几乎所有的金属都可以在选定的介质中通过(tōng guò)转化处理,得到不同应用目的的化学转化膜,但目前工业上应用较多的是钢铁、铝、锌、铜、镁及其合金。化学转化膜同金属上别的覆盖层(例如金属的电沉积层)不一样,它的生成必须有基底金属的直接参与,与介质中阴离子生成自身转化的产物(MmAn),因此也可以说化学转化膜的形成实际上可看作是受控的金属腐蚀的过程(guò chéng)。化学转化膜按膜的主要组成物的类型分为:氧(Oxygen)化物膜,磷酸盐膜,铬酸盐膜,草酸盐膜等。
铝型材在大气环境下容易发生晶间腐蚀而破坏。目前应用的高强度铸造铝型材一般含有硅(silicon)、铜、镁等元素,这些元素的加入增加了合金(alloy)的腐蚀敏感性。其次是表面硬度低,容易磨损,外表光泽不能保持长久,所以要求有较高的保护措施(指针对问题的解决办法)。其中在铝型材表面上生成化学转化膜具有设备简单、成本低、投资省等优点。彭靓等[12]采用铬酸盐法在Y112合金上生成化学转化膜,实验结果表明,该转化膜具有高的耐腐蚀性,并具有美观的金黄色外表面。
以锰(manganese)酸盐和锆盐为主盐,在铝型材表面化学氧化(oxidation)得到的化学氧化膜[13]的腐蚀电位比铝型材试样的腐蚀电位正0.45V左右,腐蚀电流密度仅0.286μA/cm2;交流阻抗谱图低频端的阻抗值比铝型材试样的值大一个数量级;铝型材化学氧化膜外观呈金黄色,具有规则排列的柱状生长结构。
葛圣松等[14]用无铬(Chromium)化学方法在铸铝型材表面制得黑色转化膜,利用点滴试验评价了膜的耐蚀性能。分别采用扫描电镜及电子探针观察膜的形貌、测定其组成元素,最后提出了黑色膜的形成机理和耐蚀机理。
6、结语
铸造铝型材的表面耐腐蚀性处理可以通过电化学方法得以改善。铝支架商品常制成棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状。在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。铝粉在空气中加热能猛烈燃烧,并发出眩目的白色火焰。现有的研究(research)多停留在试样上,应用研究较少。在实际应用中,单独用一种工艺技术就能提高铸造铝型材的防护性、装饰性和功能性问题比较少见,有必要对现有的改性技术综合考虑,对此开展系统的研究。铸造铝型材的表面耐腐蚀性改善和耐磨性改善的综合研究更有意义。
亚太科技
根据公司研报显示,海水淡化用高耐腐蚀铝型材管是公司的重点研发项目。应中国众和海水淡化工程有限公司委托,公司会同天津海水淡化研究所,研制开发一种耐海水腐蚀的铝型材材料取代钛合金,以解决钛合金安装成本高等缺点。公司海水淡化用高耐腐蚀铝型材管已取得了实质性进展。截至2011年6月20日,海特铝业实际向客户中国电子工程设计院提供海水淡化用铝管27.1018吨,向IDE Technologies Ltd.供货19.472吨。经过检验,产品(Product)的耐海水腐蚀年限能够满足海水淡化热交换系统的要求。