铝合金电弧喷涂纯铝涂层及封孔方法研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hlp2009
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铝合金比强度高、耐蚀性强、可加工性好等优点使得其在航空航海等领域应用越来越广泛。铝合金在空气中具有良好的耐蚀性能,但在大量氯离子存在的环境下,如海洋环境中,容易发生点蚀。为延长大型铝合金构件的使用寿命,本课题采用经济、高效的电弧喷涂技术尝试在铝合金表面制备纯铝涂层,并将涂层封孔,进一步增强其耐蚀性。为进一步提高结构复杂涂层零件的封孔效率和封孔质量,拓展涂层封孔处理方法,首次将纯铝涂层进行沸水封孔,它对水质、操作工艺等要求较低,与阳极氧化膜的沸水封孔相比,更简便、经济。此外,为弥补有机封孔涂层绝缘性的缺陷,尝试制备环氧树脂基富铝导电耐蚀涂料,将其作为铝涂层的封孔剂。本课题主要采用常温浸泡试验及电化学试验等方法以及光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、拉曼光谱等分析手段来研究铝涂层与两种封孔涂层的耐蚀行为。运用自主研发的电弧喷涂设备,采用优化后的工艺参数:喷涂电压28V,电流100A,喷涂距离100mm,喷射角度90°,空气压力0.6MPa,成功地在6061铝合金表面制备了组织致密、结合良好的纯铝涂层,涂层起初腐蚀速率较快,但逐渐减慢,对铝合金基体可起到长期的隔离保护作用。通过系列腐蚀试验,建立了铝合金与纯铝涂层的腐蚀模型,为铝合金大型构件在海洋环境下的应用提供了理论依据。在沸水封孔过程中,去离子水与铝涂层发生反应,生成Al(OH)3,并将大小不均的孔隙部分填补或完全堵塞。部分沸水成功地渗入到涂层内部,在涂层内部也起到了一定的封孔作用。常温浸泡试验显示,沸水封孔涂层与未封孔涂层发生了相似的腐蚀过程,但腐蚀程度明显减小。浸泡90天后,其电化学极化曲线未发生太大的变化,仍有明显的钝化区间,沸水封孔涂层比未封孔涂层有着明显优越的耐蚀性能,沸水封孔技术对电弧喷涂铝涂层是一项成功的封孔技术。在铝涂层表面尝试制备环氧树脂基富铝封孔涂层,在不影响耐蚀效果的前提下,实现封孔涂层的导电性。当铝粉含量为50wt.%时,粒子间形成导电网络,封孔涂层导电性良好。适量铝粉的加入,既没有降低环氧树脂的附着性能,也没有减弱其隔离保护作用。铝粉与环氧树脂之间以及封孔涂层与铝涂层基体之间的紧密结合、铝粉表面腐蚀产物的牢固附着与铝粉潜在的钝化使得环氧树脂基富铝封孔涂层的耐蚀性不低于环氧树脂,封孔涂层发生着缓慢而轻微的腐蚀,对电弧喷涂铝涂层起到了优异的隔离保护作用。
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