铝及其合金具有诸多优异的性能,被广泛地应用于航空航天、汽车制造、建筑型材、家庭用具、电子设备等领域。但铝有较高的化学活性,极易被腐蚀,从而影响其使用性能,极大限制了铝合金的推广应用,因此必须对铝合金进行表面防护处理。目前工业生产中铝合金最常用的表面防护处理方法是预先进行铬酸盐处理,然后进行静电粉末涂装。铬酸盐转化膜能有效提高铝合金表面耐蚀性及与有机涂层的结合性能,但铬酸盐处理液中包含的六价铬有毒性,对环境及人类都有严重的危害,欧盟等已经明文规定禁止在电子设备领域使用有毒的铬酸盐处理。因此,无铬化处理技术的发展迫在眉睫。钛/锆转化膜的处理工艺与铬酸盐处理类似,具有较大的工业应用前景。但目前钛/锆转化膜还不能取代铬酸盐转化膜,主要是由于钛/锆转化膜的耐蚀性及与后期有机涂层的结合性能不如铬酸盐转化膜,对应的成膜机理、自愈性等相关的研究报道较少,钛/锆转化膜与有机涂层的结合机制及界面耐蚀机理的研究也鲜有报道。本文针对以上问题,在铝合金表面制得金黄色钛/锆转化膜并系统研究了钛/锆转化膜的生长过程、成膜机理和自愈性。同时还研究了钛/锆转化膜对有机涂层结合性能和耐蚀性能的影响,并对结合机制和腐蚀机理进行了探讨。具体的研究内容与结果如下:1)钛/锆转化膜的生长过程和成膜机理研究:借助SEM/EDS、XPS、FR-IR和TEM等仪器研究了钛/锆转化膜的生长过程、化学成分和微观结构。结果表明钛/锆转化膜在成膜时间为50 s时获得的膜层质量最好;钛/锆转化膜优先在铝合金表面第二相颗粒上沉积,然后向四周铺展,最后覆盖铝合金表面;同时钛/锆转化膜是非晶态膜,与铝合金基体结合紧密,膜层主要由金属氧化物、金属氟化物和金属有机络合物组成。2)钛/锆转化膜的耐蚀性研究:利用电化学工作站、盐雾试验机和SECM等研究了钛/锆转化膜的耐蚀性并对膜层的耐蚀机理进行了探讨。结果表明钛/锆转化膜提高了铝合金的耐电化学腐蚀性能和耐长久盐雾腐蚀性能,抑制了铝合金的局部腐蚀,钛/锆转化膜的对铝合金耐蚀性的改善作用优于铬酸盐转化膜。3)钛/锆转化膜自愈性研究:采用SECM和SEM/EDS结合钻孔法和划痕法研究了钛/锆转化膜的自愈能力。结果表明带缺陷的钛/锆转化膜在氯化钠溶液中随着浸泡时间的延长,缺陷会慢慢愈合,膜层中的金属有机络合物是膜层自愈的主要原因。4)钛/锆转化膜对涂层结合性能的影响:借助拉脱(pull-off)实验仪研究了钛/锆转化膜成膜时间和烘干温度对涂层/钛锆转化膜/铝合金界面结合性能的影响,借助TEM分析了钛/锆转化膜与有机涂层的结合机制。结果表明,钛/锆转化膜有效提高了铝合金表面微观粗糙度和表面自由能,成膜时间为50s,烘干温度为80?C时获得的涂层/钛锆转化膜/铝合金界面结合性能最好。钛/锆转化膜与有机涂层的结合机理主要涉及机械互锁结合、分子键结合和扩散结合。5)钛/锆转化膜对涂层/金属界面腐蚀性能的影响:借助电化学工作站研究了浸泡时间、氯化钠溶液离子浓度和pH值对涂层/钛锆转化膜/铝合金缺陷处耐蚀性能的影响,并与涂层/铝合金体系、涂层/铬酸盐转化膜/铝合金体系进行了对比研究。结果表明,离子浓度和pH值都对涂层的耐蚀性有重要影响,涂层/钛锆转化膜/铝合金界面的耐电化学腐蚀性能随着离子浓度的升高而降低,随着pH值的升高而升高。此外,涂层/钛锆转化膜/铝合金体系的耐蚀性优于涂层/铝合金体系和涂层/铬酸盐转化膜/铝合金体系的耐电化学腐蚀性能。