硅酸盐系复合电解液铝合金表面制备黑色微弧氧化膜的研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:JockWang
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微弧氧化技术是一种针对铝、镁、钛等有色阀金属及其合金的表面改性技术,目前制备的膜层多为白色陶瓷膜,而黑色陶瓷膜在具有装饰作用的同时能改善其光学性能,使其具有高吸收率高发射率,促进轻金属在航空航天领域的应用。因此本文以A356铝合金为基体,通过在硅酸钠-磷酸钠的复合电解液中分别添加含有相同着色元素含量的着色剂Na VO3和Na2WO4制备微弧氧化黑色陶瓷膜,探讨两种着色剂对陶瓷膜层颜色和性能的影响,优化膜层制备工艺,实验结果表明:(1)随着色剂浓度的升高,膜层的黑度值和色差均呈现先减小后增大的趋势。在相同含量着色元素下,V系列膜层的黑度值和色差值始终比W系列小,即膜层颜色更深。说明V的氧化物在膜层中的显色效果优于W的氧化物。当着色剂Na VO3的浓度为9.99 g/L时,制备出的膜层黑度值为33.11,与标样之间的色差为6.89,膜层颜色最黑。(2)电解液中添加的着色剂浓度对膜层的形貌和厚度有着显著的影响。通过SEM表面和截面形貌观测到,膜层表面大孔和微裂纹等缺陷随着着色剂浓度的增加呈现先减少后增多的趋势。膜层的厚度随着色剂浓度的提高逐渐增加,点滴耐蚀性也随之增加,这是由其消耗性的腐蚀特点所决定的。(3)膜层的电化学耐蚀性随着色剂浓度的升高呈现先变优后变差的趋势。当以Na VO3为着色剂,其浓度为12.06 g/L时,膜层的电化学耐蚀性最好,其腐蚀电流密度为2.945E-07 A/cm~2,相较于基体降低2个数量级(基体腐蚀电流密度为9.237E-05A/cm~2)。当以Na2WO4为着色剂时,浓度为11.56 g/L时,膜层的电化学耐蚀性最好,其腐蚀电流密度为7.648E-08 A/cm~2,相较于基体降低3个数量级。(4)膜层中均含有O、Al、Si元素,γ-Al2O3物相,着色元素分别为V和W。着色剂为Na VO3时检测到的显色氧化物为VO,根据不同V的氧化物颜色以及膜层的颜色推断还形成了其他非晶态的氧化钒如V2O3、V2O5等。着色剂为Na2WO4时膜层的显色氧化物为WO2。
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