摘要：以6063铝合金为基体，在由氟硅酸盐和氟化铵组成的转化渣中制得无锩转化膜以168 h盐雾试验后试样未腐蚀面积分数为指标，研究了转化液组成和工艺条件对氟硅酸盐转化膜耐蚀性的影响．优化后氟硅酸盐转化的工艺参数为：Na2SiF63～5 g/L，NH4F 5～7 g/L, pH 5.5～6.5，温度25～35。C，转化时闻12 ～16 min．经氟硅酸盐处理后，铝合金表面得到由F、Al、Na、O和Si组成的、致密的无铬转化膜，铝合金的自腐蚀电位显著正移，耐蚀性提高。
关键词：铝合金；氟硅酸盐：转化膜；耐性性
中图分类号： TQ153.6 文献标志码；：A
文章编号：1004 - 227X (2012) 05 - 0037 - 04
1前言
我国是铝合金生产和使用大国，铝合金广泛应用在航空航天、汽车电子、机械食品等行业。由于铝合金的标准电极电位为-1.67 V，化学性质活泼，在酸性或碱性条件下都会发生腐蚀，影响铝合金的正常使用。因此，工业应用时常需要对铝合金进行防腐处理。常用的处理技术有阳极氧化、微弧氧化、化学转化和涂层技术等[1-3]。由于铬酸盐转化具有经济有效的优点，长期以来得到广泛应用。但由于六价铬的致癌毒性，各国和地区都相继立法禁止使用铬酸盐金属表面处理技术，目前普遍采用三价铬转化技术作为替代铬酸盐转化的过渡技术。但三价铬仍然有毒，且存在被氧化为六价铬的危险。因此，研究防腐性能好、工艺操作稳定的环保型无铬化学转化处理新技术变得十分迫切。
石铁等[4-7]埘铝合金表面稀土转化膜进行了研究并取得积极的成果，但工艺稳定性还有待改善。王成等[8-9]研究了钼酸盐、锰酸盐对铝台金的钝化效果，但钼酸盐转化膜的耐蚀性及锰酸盐的稳定性有待加强。M. A，Smit等[11-13]在氟钛酸或氟锆酸中加入有机物处理铝合金，获得耐蚀性较好的转化膜，但该技术对铝合金的前处理要求高，且只适用于普通铝合金。美国空军材料制备研究所的N.N．Voevodin等[14]利用溶胶—凝胶法在2024铝合金表面制得耐蚀性很好的Si02涂层。国内有关氟硅酸盐化学转化膜的研究和报道非常少。本文对氟硅酸盐的成膜情况进行了初步研究。
2实验
2.1实验材料
采用3.5cmxl.5cmxO.1cm的6063铝片为基体，其主要成分(质量分数)为：Si 0.20%～0.60%，Fe0.35%. Cu O.10%, Mn l.00%. Mg 0.45%～0.90%, CrO.10%，Ti O.10%，Zn O.10%，Al余量。
2.2工艺流程
除油——水洗——碱洗——水洗——脱斑出光——水洗——钝化——水洗晾干——老化。
2.3配方与工艺
(1)除油：Turc0 4215 NC-LT脱脂液（美国Turco产品有限公司）50 g/L，60℃，5min。
(2)碱洗：质量分数为5%的NaOH溶液，常温，60～90 S。
(3)脱斑出光：Smut GoNC出光液（美国Turco产品有蹋公司），常温，5 min。
(4)钝化：Na2SiF62.5～5.0 g/L,NH4F5～7 g/L,25～35 ℃, pH 5.5～6.5, 12～16 min.
(5)老化：室内常温放置24 h。
2.4自由氟离子浓度的测定
采用氟离子选择电极法：用PFS-SO型氟离子浓度计（上海大普仪器有限公司）通过标准曲线法分析转化液中的自由氟离子浓度。工作电极是以氟化镧单晶为敏感膜的氟离子选择电极，参比电极为232型饱和甘汞电极，采用磁力搅拌，总离子强度调节缓冲液的配制方法为：分别取58 g NaCl、57 mL冰醋酸、0.30g C6H507Na3 •2H20溶于500 mL水中，用NaOH调节pH至5.0～5.5后，加水稀释至1L。
2.5性能测定
(1)形貌和组成：采用牛津INCA型能谱仪在真空环境下观察分析膜的形貌和成分。
(2)耐蚀性：通过中性盐雾试验和测定极化曲线评价转化膜的耐蚀性。盐雾试验在SY/Q-750中性盐雾箱（上海迈捷实验设备有限公司）中进行，具体操作按ASTMB 117标准：试样暴露于温度为35℃、相对湿度为IOO%的恒定环境中，腐蚀介质为5%（质量分数）的Na0溶液，pH为6.5～7.2，试验时间为168h，试片与垂直方向呈150～300。极化曲线测试采用PARSTAT2273型电化学工作站（美国Ametek公司），以饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，铂电极为辅助电极，铝合金为工作电极（暴露部位为直径1cm2的圆形），扫描速率为l mV/s．腐蚀介质为3.5%（质量分数）NaCl溶液。
3结果与讨论
3.1转化液组成厦工艺参数对转化膜耐蚀性的影响
3 .l0 1 6的质量浓度
在NH4F 6.0 g/L、pH= 5.5、25℃下对6063铝片转化12 min时，Na2SiF6的质量浓度对转化膜耐蚀性的影响见图l。图2为转化液中自由氟离子浓度随氟硅酸钠质量浓度变化的曲线。转化渡中NH4F的质量浓度为6 g/L，即F元素韵质量浓度为3.0 g/L。由于NH4F为弱电解质，则未加Na2SiF6时溶液中的自由氟离子(F-)的质量浓度低于3.0 g/L。随Na2SiF6浓度的增大，溶液中的F-质量浓度升高，很快超过3．O g/L。图2表明Na2SiF6加入转化液后可水解生成F-。结合图1和图2可知，Na2SiF6的质量浓度过低(<2 g/L)时，转化液中F的质量浓度过低，不能在铝台垒表面发生足蟛的刻蚀作用，成膜不完整，金相观察发现成膜颗粒分散，甚至无成膜迹象，盐雾试验时很快便开始腐蚀，出现黑斑，且腐蚀速率较快；当Na2SiF6的质量浓度较高(>6 g/L)时，溶液中F-的质量浓度过高，过度刻蚀使铝表面产生灰状物，耐蚀性下降。总之，作为主要成膜物质，转化液中Na2SiF6的浓度对转化膜的耐蚀性有非常重要的影响。转化液中Na2SiF6的质量浓度为3—5 g/L时，转化膜的耐蚀性较好，盐雾试验168 h后，试片表面无明显的黑纹、黑斑或点蚀。
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