铝合金表面8-羟基喹啉与硅烷改性微弧氧化复合膜层制备及耐蚀性能研究

作     者：李玉辉 

作者单位：北京化工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵旭辉

授予年度：2023年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：6061铝合金 微弧氧化复合膜层 8-HQ 硅烷偶联剂 耐蚀性能 

摘      要：铝合金由于质量轻、比强度高、易加工等优点,应用十分广泛。但在海洋等腐蚀性较强的环境下,铝合金很容易发生腐蚀。微弧氧化(MAO)是一种常用的铝合金表面处理技术,所获得膜层强度硬度都很高,且绝缘耐磨耐蚀性能优异,但由于其表面存在微孔和微裂纹等缺陷应用受到限制。基于此,本工作开展了铝合金微弧氧化膜层封孔处理工艺研究,分别研究了八羟基喹啉(8-HQ)转化处理、8-HQ转化结合硅烷化两步处理和8-HQ改性硅烷化一步处理对微弧氧化膜层性能的影响,获得了优良的封闭工艺,并探讨了其耐蚀机制。主要的结果有:(1)通过对铝合金微弧氧化膜层进行8-HQ转化处理,制备获得了MAO-Al Q膜层。相较于单纯的微弧氧化膜层,该复合膜层耐蚀性明显增强,耐盐雾时间可达1200h。这是由于8-HQ处理可使膜层表面形成一层Al Q花瓣状结构,覆盖膜层表面大多数孔洞,从而改善了膜层对于外界腐蚀介质的屏蔽能力。(2)对铝合金微弧氧化膜层先进行8-HQ转化处理再进行硅烷化两步处理,可以进一步提高膜层的耐蚀性。所制备得到的MAO-Al Q-KH560复合膜层,其耐盐雾试验时间可达2400h。与单纯硅烷膜层MAO-KH560相比,MAO-Al Q-KH560复合膜层更加均匀平整,表面气孔消失,膜层厚度增加,对于膜层缺陷的修复更加完善。这是由于Al Q花瓣状结构的存在使得MAO膜层与硅羟基接触面积增大,表面羟基含量增加,使得更多的硅烷沉积在了膜层表面,大大提高了膜层物理屏蔽性能。(3)对铝合金微弧氧化膜层采用8-HQ改性的硅烷水解液进行一步法处理,也可明显改善微弧氧化膜的耐蚀性,制备得到了MAO-(Al Q+KH560)膜层可耐盐雾时间1440h。但相较于分步处理制备的MAO-Al Q-KH560复合膜层,还是有所差距,这可能是由于两者同时进行导致反应不充分,制备的硅烷膜厚度不及分步制备的膜层。