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阳极氧化提高铝合金船壳耐腐蚀性
来源: | 作者:pmoc9b9c2 | 发布时间: 639天前 | 141 次浏览 | 分享到:

一、铝合金的表面防腐处理方法

随着各国航运事业的发展和效率的需要,高速客运船舶越来越多的使用了铝合金为船体结构和材料。海水的成分复杂,对船体的腐蚀也非常严重。海水中的氧、氯离子以及复杂的海生物是海水腐蚀的主要因素,氯离子等多种离子构成了电解质溶液,使得海水腐蚀具有电化学腐蚀的特性。由于防锈铝的屈服强度一般只是普通低碳钢的1/2,抗拉强度是普通低碳钢的2/3,疲劳性能较差,而且铝合金船体的外板较薄,一般只有5~6mm左右,所以铝合金的腐蚀和防护具有重要意义。

铝及其合金材料由于其高的强度/质量比、加工易成型以及优异的物理、化学性能,其用量为仅次于钢铁的第二大类金属材料。铝合金在大气条件下,其新鲜表面立即生成自然的氧化膜,这层氧化膜非常薄,一般在0.005~0.015μm的范围内,易破损,在酸碱性条件下迅速溶解。同时,铝合金材料硬度低,耐磨性差。因此铝合金在使用前往往须经过相应的表面处理以满足其对环境的适应性和安全性,减少腐蚀,延长使用寿命。通过适当的表面氧化处理,氧化膜的厚度可以增加100~200倍。

目前,随着船体结构材料对铝合金耐腐蚀性能要求不断提高,阳极氧化、化学氧化、磷化、铬酸盐处理、微弧氧化、热喷涂等表面处理工艺在提高船体材料铝合金材料耐腐蚀性能方面受到广泛应用。常见的铝及其合金的表面处理方法有电镀、化学镀、阳极氧化处理、化学氧化、磷化处理、铬酸盐处理、微弧氧化、热喷涂等。

以上方法各具特点:

阳极氧化法被称作铝合金表面处理的“万能”技术,应用最为广泛;铝及其合金的阳极氧化膜的厚度可达几十至几百微米,不但具有良好的力学性能和耐蚀性能,而且还具有较强的吸附性能,采用各种着色方法后可以得到美观的装饰外表。

化学氧化是指在一定的温度下,使铝表面与溶液发生化学作用,形成一层致密氧化膜。铝合金经化学氧化处理后所得膜层厚度一般为 0.5~4μm,膜层多孔具有良好的吸附性,可作为有机涂层的底层,但其耐蚀性和耐磨性均不如阳极氧化膜好。化学氧化的设备简单,操作方便,生产效率高,成本低,适合用于很难用阳极氧化方法获得完整氧化膜的大型、复杂、组合或微型零件的处理。

微弧氧化技术是指通过电解液中等离子体弧光放电作用,使铝合金表面形成一层以α-A12O3和γ-A12O3为主的硬质陶瓷层,其层的厚度超过阳极氧化,硬度优于电镀表面,且前后处理简单,是一种很有发展前途的表面处理工艺。

磷化处理就是用含有磷酸、磷酸盐和其他化学药品的稀溶液处理铝合金,是铝合金表面发生化学反应,转变为完整的具有中等防蚀作用的不溶性磷酸盐层。但是对于铝合金来说,应用范围很小,获得的铝合金的耐蚀性低于其他方法获得的铝合金镀层,故一般这种处理方法几乎不用于防护目的,唯一使用的场合是作为冷变形加工的前处理。

电镀是将直流电通入具有一定组成的电解质溶液中,在电极与溶液之间的的、界面上发生电化学反应(氧化还原反应),进而在铝合金表面上形成致密均匀的氧化铝膜。其缺点是电镀液配方复杂,污染严重,能耗大。

化学镀是利用合适的还原剂,是溶液中的金属离子有选择性地在经催化剂活化的铝合金表面上还原析出金属镀层。一般多用化学镀镍来提高铝合金表面的耐蚀性和耐磨性。

二、铝合金阳极氧化的发展现状

过去由于制铝业落后。表面处理技术发展缓慢,铝合金的阳极氧化比国外整整晓20年,为赶超世界先进水平,我国铝业工作者进行了不懈的努力,阳极氧化技术得到了进一步提高。

阳极氧化仍是我国现代最基本和最通用的铝合金表面处理方法,它是将铝合金置于一定的电解质溶液中,施加阳极电压进行电解,便可在其表面生成一层致密的氧化膜。阳极氧化可分为普通阳极氧化和硬质阳极氧化。其中普通阳极氧化的方法主要有硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化、草酸阳极氧化、磷酸阳极氧化等,普通阳极氧化的工艺改进有:

1、宽温快速阳极氧化技术

2、硼酸-硫酸阳极氧化工艺

3、铝在铬酸中高电压阳极氧化

4、铝在磷酸中恒压阳极氧化

5、高浓度酸加硫酸镍快速氧化;

硬质阳极氧化的方法有:

1、硫酸硬质阳极氧化法

2、混合酸常温硬质阳极氧化法

3、脉冲硬质阳极氧化法

4、铸铝合金硬质阳极氧化法

5、低压硬质阳极氧化法

恒定电流密度下铝合金硬质阳极氧化。铝及铝合金电解着色工艺所获得的色膜具有良好的耐磨、耐晒、耐热性、抗化学腐蚀性,广泛应用于现代建筑。

在铝型材的防腐蚀工程中,电解着色工艺将得到更广泛的开发和应用。铝合金表面处理的着色工艺目前主要有阳极化铝光干涉电解着色工艺、铝合金表面着亮黑色工艺。铝阳极氧化膜具有很高孔隙率和吸附能力,容易受污染和腐蚀介质侵蚀,必须进行封孔处理,其目的是提高耐蚀性,提高抗污染能力和固定色素体。常用的封孔处理方法有热水封闭法、蒸汽封闭法、重铬酸盐封闭法、水解封闭法。

最新研究成果表明,对于船壳用铝合金的耐蚀性可以通过对LYl2进行恒定电流密度下的阳极氧化,并用双酚A型环氧树脂,220℃下,6小时封闭处理,来提高铝合金船壳的耐蚀性。

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