Quá trình thụ động hóa bề mặt của 5052 hợp kim nhôm

Giới thiệu về 5052 hợp kim nhôm và quá trình thụ động hóa

Là một vật liệu kim loại màu với các đặc tính toàn diện tuyệt vời, hợp kim nhôm được sử dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ, sự thi công, ô tô, thiết bị cơ khí và các ngành công nghiệp khác.

5052 hợp kim nhôm trọng lượng nhẹ và có khả năng hàn tốt, vì vậy nó thường được sử dụng trong việc chuẩn bị bình nhiên liệu ô tô hợp kim nhôm, bể chứa khí, bệ vận hành và các bộ phận khác trong ngành sản xuất ô tô. Tuy nhiên, thế điện cực tiêu chuẩn của hợp kim nhôm thấp, và rất dễ gây ăn mòn vi pin trong môi trường ẩm ướt (đặc biệt là trong môi trường ẩm ướt có chứa clo), ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng chống ăn mòn của vật liệu hợp kim nhôm, và có tác động tiêu cực đến tuổi thọ và các ứng dụng kỹ thuật của nó. có tác động tiêu cực rất lớn.

5052 tấm hợp kim nhôm với màng màu xanh

Xử lý điện hóa bề mặt và xử lý hóa học là những phương pháp phổ biến để chống ăn mòn hợp kim nhôm. Trong số đó, xử lý bề mặt điện hóa của hợp kim nhôm có nhược điểm là thiết bị phức tạp và giá thành cao, và xử lý thụ động hóa học đã được sử dụng rộng rãi trong những năm gần đây vì chi phí thấp và hiệu quả cao. ứng dụng.
Vì 5052 hợp kim nhôm, vật liệu kỹ thuật ngoại thất ô tô, nó vẫn có ý nghĩa to lớn để tìm kiếm một cách đơn giản, Phương pháp thụ động ăn mòn chi phí thấp và thân thiện với môi trường.
Thụ động hóa crom hóa trị sáu là thụ động hóa học hiệu quả nhất và được sử dụng rộng rãi nhất. Tuy nhiên, crom hóa trị sáu độc hại và gây ung thư, và đã dần dần bị cấm bởi ngày càng nhiều quốc gia. Để thay thế crom hóa trị sáu, các nhà nghiên cứu đã liên tục phát triển các công nghệ như thụ động hóa muối kim loại đất hiếm, thụ động molybdate, thụ động hóa silicat, và thụ động hóa muối crom hóa trị ba, trong đó cơ chế tạo màng của crom hóa trị sáu là giống nhau và không độc hại. Hiệu suất thụ động của muối crom hóa trị ba là tuyệt vời, và rất có thể sẽ thay thế sự thụ động của muối hóa trị sáu.
Mặc dù các nghiên cứu trước đây về sự thụ động hóa của crom hóa trị ba, nhưng ít áp dụng cho hợp kim nhôm, và các bộ phận bên ngoài quan trọng của ô tô hợp kim nhôm có yêu cầu cao hơn về khả năng chống ăn mòn, và crom hóa trị ba phù hợp để thêm các tác nhân tạo phức hữu cơ sơ đồ thụ động hóa màu. Vì lý do này, trên cơ sở nghiên cứu trước đó, công trình này lựa chọn phương pháp thụ động hóa học muối crom sunfat có tiềm năng nghiên cứu, sử dụng việc bổ sung bộ kích hoạt để cải thiện chất lượng phim, tối ưu hóa các tham số quá trình thụ động, và cuối cùng đã phát triển thành công một ứng dụng Dựa trên quá trình thụ động hóa crom hóa trị ba của 5052 hợp kim nhôm, màng thụ động hình thành liên tục và đồng nhất có màu trắng bạc, đồng nhất về màu sắc, bóng tốt, tuyệt vời trong khả năng chống ăn mòn, không gây ô nhiễm môi trường, và có triển vọng ứng dụng tốt .

Thụ động hóa crom sulfat

Kiểm tra hiệu suất của các bề mặt thụ động

ngoại thất

Dựa trên các yêu cầu xuất hiện của các bộ phận bên ngoài ô tô, quan sát trực quan sự hình thành màng thụ động, chẳng hạn như thay đổi màu sắc xuất hiện, phim liên tục và thống nhất, và đánh giá toàn diện chất lượng bề ngoài của màng thụ động.

Thử nghiệm phun muối trung tính

Theo yêu cầu của công ty về khả năng chống ăn mòn do phun muối trong 240 giờ của các bộ phận ngoại hình hợp kim nhôm ô tô, thử nghiệm được thực hiện theo thử nghiệm phun muối trung tính (kiểm tra NSS) phương pháp tính bằng GB/T10125-2012. Nồng độ của dung dịch NaCl trong thuốc thử là 5% (phần khối lượng), và giá trị pH là 6.5-7.2. Áp suất của buồng áp suất bão hòa là 70-170kPa, độ lắng sương muối trên diện tích 80cm2 là 1-2mL/h, và mẫu thử nghiêng 20° so với phương thẳng đứng.

Nhiệt độ của buồng thử nghiệm được giữ ở mức (35±2)°C, và việc phun được tiếp tục cho 10 Ngày. Khi kết thúc bài kiểm tra, rửa bề mặt thành phẩm bằng nước và bàn chải mềm, làm khô nó, chụp ảnh bằng máy ảnh kỹ thuật số, quan sát sự ăn mòn của mẫu thử, và theo GB/T12335-1990 “Lớp phủ kim loại là cực dương đối với chất nền sau khi thử nghiệm ăn mòn lớp phủ”. Đánh giá mẫu vật”, bằng cách tính diện tích ăn mòn để đánh giá mức độ khuyết tật ăn mòn trên bề mặt của mẫu thử.

Thử nghiệm thả đồng sunfat

Khả năng chống ăn mòn của màng thụ động hợp kim nhôm đã được kiểm tra bằng thử nghiệm thả đồng sunfat. Thành phần của dung dịch ăn mòn đồng sunfat là đồng sunfat 41g/L, 35g/LNaCl, 13ml/LHCl. Trong bài kiểm tra, dùng ống nhỏ giọt nhỏ một giọt dung dịch ăn mòn đồng sunfat lên bề mặt mẫu ở nhiệt độ phòng, quan sát sự thay đổi màu sắc của giọt nước, đó là, màu sắc thay đổi từ xanh da trời sang đen, và ghi lại thời gian thay đổi màu sắc. Kiểm tra tại chỗ của từng mẫu lấy giá trị trung bình của dữ liệu của 5 Những khu vực khác nhau. Khoảng thời gian có thể phản ánh những ưu và nhược điểm của khả năng chống ăn mòn của màng thụ động.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu ứng thụ động

Ảnh hưởng của nồng độ Chromium Sulfate đối với phim thụ động

Trong thử nghiệm thụ động, crom sunfat, như một chất tạo màng, ảnh hưởng đến khả năng chống ăn mòn bề mặt bằng cách ảnh hưởng đến thành phần và cấu trúc của màng chuyển đổi.

Hình thái vĩ mô của mẫu hợp kim nhôm

Chất lượng tạo màng tốt phụ thuộc vào sự ăn khớp giữa crom sulfat và chất hoạt động bề mặt. Do tăng nồng độ crom sulfat và không đủ lượng chất hoạt động bề mặt K2ZrF6, hoạt động bề mặt yếu đi, vì vậy liên kết giữa các phân tử tạo màng và ma trận bị yếu đi, tạo thụ động Tạo màng chưa hoàn thiện, và chất lượng phim trở nên kém, do đó làm cho bộ phim bền Ăn mòn suy giảm.

Ảnh hưởng của nồng độ Kali Fluozirconate đối với màng thụ động

K2ZrF6 được sử dụng làm thành phần hoạt động bề mặt trong dung dịch thụ động hóa, và nồng độ của nó cũng có ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng phim. Trong thử nghiệm thụ động, chức năng chính của kali fluorozirconate là giảm sức căng bề mặt của hợp kim nhôm, kích hoạt bề mặt của hợp kim, thúc đẩy phản ứng đầy đủ của crom sulfat và chất nền để tạo thành một lớp màng đồng nhất và dày đặc, và cải thiện khả năng chống ăn mòn của nó.

Ảnh hưởng của thời gian thụ động đến màng thụ động

Thời gian thụ động chủ yếu ảnh hưởng đến độ dày của màng chuyển đổi, và như một ứng dụng công nghiệp, thời gian thụ động thích hợp có thể giảm chi phí và tiết kiệm tài nguyên.

Thời gian nhỏ giọt của tấm mẫu hợp kim nhôm tại các thời điểm khác nhau

Tóm tắt quá trình thụ động hóa cho 5052 hợp kim nhôm

• (1) Dựa vào 5052 mẫu hợp kim nhôm, các điều kiện tối ưu cho quá trình thụ động hóa học của crom sulfat là: crom sunfat 1.0g/L, kali fluozirconat 2,5g/L, thời gian thụ động 3 phút, sự thụ động được chuẩn bị trong điều kiện này Bề mặt của màng có độ bóng cao, màu sắc đồng nhất và khả năng chống ăn mòn cao, đáp ứng yêu cầu phun muối 240h.
• (2) Trong thử nghiệm thụ động hóa crom sulfat, crom sunfat, như một chất tạo màng, chủ yếu ảnh hưởng đến thành phần và cấu trúc của màng chuyển đổi và làm cho bề mặt hợp kim nhôm ở trạng thái thụ động. Nồng độ của nó phải phù hợp với nồng độ của chất kích hoạt kali fluozirconate. Nếu nồng độ crom quá cao, khả năng chống ăn mòn của màng thụ động sẽ bị ảnh hưởng. Chức năng chính của kali fluorozirconate là giảm sức căng bề mặt của hợp kim nhôm, kích hoạt bề mặt của hợp kim, và thúc đẩy phản ứng đầy đủ của crom sulfat và ma trận. Nồng độ kali fluorozirconate quá thấp để phát huy vai trò của nó.
• (3) Thời gian thụ động chủ yếu ảnh hưởng đến độ dày màng của màng thụ động và mức độ phản ứng thụ động. Nếu thời gian quá ngắn, phản ứng sẽ không đủ, và chất lượng tạo màng sẽ kém; nếu thời gian quá dài, phim sẽ quá dày, điều này sẽ ảnh hưởng đến chất lượng bề ngoài như màu sắc bề mặt và tài nguyên lãng phí.