CN111663163A - 一种2a50铝合金的防腐处理方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种2A50铝合金的防腐处理方法及其应用，所述防腐处理方法包括以下步骤：步骤1，脱脂；步骤2，碱洗；步骤3，除灰；步骤4，阳极氧化：在室温20‑30℃条件下，以浓度160‑180g/L的硫酸溶液为电解溶液，采用直流稳压电源进行阳极氧化，其中电流密度为0.4‑0.6A/dm2，氧化电压为10～15V，电解时间为18‑22min；步骤5，封孔：将步骤4处理后的试样放置在去离子水中加热至沸腾，封孔15‑20min。与自然状态下未经过处理的2A50铝合金相比，处理后的样品腐蚀电流密度下降了2个数量级，阻抗值增大了2数量级。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金防腐处理技术领域，特别是涉及一种2A50铝合金的防腐处理方法及其应用。
背景技术
在腐蚀防护领域中，一般采用以下方法对金属再加工：结构改变法，例如在普通钢铁中加入铬、镍等制成不锈钢。保护层法，涂覆油漆、电镀、化学镀等。电化学保护法，利用原电池原理形成阳极保护或者阴极保护。牺牲阳极法，将活泼金属连接在被保护金属上，活泼金属作为负极发生氧化反应。外加电流保护，将被保护的金属和电源的负极连接，使金属表面产生负电荷聚集。处理腐蚀介质，加入少量减慢腐蚀速度的缓蚀剂等。除此之外，还有牺牲阳极法、缓蚀剂、表面镀膜等方法。
纯铝及其合金材料表面一般具有一层氧化铝薄膜，在空气环境下具有一定耐蚀性，但在特殊环境下，比如氯离子浓度较高的服役环境下，自身的氧化铝薄膜较薄，无法抵抗腐蚀作用，一般采用阳极氧化法进行表面处理以增强其耐蚀性。
铝及其合金的阳极氧化一般用于1系纯铝和5系铝镁合金中成膜质量较好，在2系铝镁铜合金中，铜元素质量分数一般在1.8％～2.5％之间，耐蚀性较差，若采用阳极氧化法处理，当铜元素质量分数超过2％时，对阳极氧化膜的溶解性大幅增加，造成膜层质量不稳定。因此2系铝合金的阳极氧化技术应用较少。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的2系铝合金在阳极氧化中溶解速率较大、成膜困难的问题，而提供一种2A50铝合金的防腐处理方法，通过该方法可获得稳定均匀的氧化铝薄膜，提高合金的耐蚀性。
本发明的另一个目的是提供一种所述防腐处理方在2A50铝合金中的应用，经过处理后的2A50铝合金的腐蚀电位为-610.2mV，腐蚀电流为2.3×10-6A·cm2，阻抗值为8.9×105ohm·cm2。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种2A50铝合金的防腐处理方法，包括以下步骤：
步骤1，脱脂：将试样浸入质量分数10-20％的H2SO4溶液中室温下反应2～4min后取出；
步骤2，碱洗：将试样浸入40-55g/L的NaOH溶液中1～2min后取出，在蒸馏水中冲洗1min～2min；
步骤3，除灰：将试样浸入质量分数20-30％的HNO3溶液中1min～2min后取出，在蒸馏水中冲洗1min～2min；
步骤4，阳极氧化：在室温20-30℃条件下，以浓度160-180g/L的硫酸溶液为电解溶液，采用直流稳压电源进行阳极氧化，其中电流密度为0.4-0.6A/dm2，氧化电压为10～15V，电解时间为18-22min；
步骤5，封孔：将步骤4处理后的试样放置在去离子水中加热至沸腾，封孔15-20min。
在上述技术方案中，所述步骤1中的H2SO4溶液的质量分数为15％。
在上述技术方案中，所述步骤2中的NaOH溶液为50g/L。
在上述技术方案中，所述步骤3中的HNO3溶液为25％。
在上述技术方案中，所述步骤4中的电流密度为0.5A/dm2，电解时间为20min。
在上述技术方案中，所述步骤5中的封孔时间为15min。
本发明的另一方面，所述的防腐处理方法在2A50铝合金中的应用。
在上述技术方案中，经过处理后的2A50铝合金的腐蚀电位为-600～-620mV，腐蚀电流为2.0-2.5×10-6A·cm2。
在上述技术方案中，经过处理后的2A50铝合金的阻抗值为8.0-9.0×105ohm·cm2。
在上述技术方案中，当步骤4中的电流密度为0.5A/dm2，电解时间为20min时，经过处理后的2A50铝合金的腐蚀电位为-610.2mV，腐蚀电流为2.3×10-6A·cm2，阻抗值为8.9×105ohm·cm2。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.在氧化电流密度0.5A/dm2、氧化时间20min条件下得到的试样的耐腐蚀性能最优，与自然状态下未经过处理的2A50铝合金相比，其腐蚀电流密度下降了2个数量级，阻抗值增大了2数量级。
2.阳极氧化膜处理后的2A50铝合金在500mg/L浓度下的NaCl溶液中浸泡15天，在2.1×104mg/L浓度下浸泡5天，均未出现腐蚀现象。而原始状态的2A50铝合金均在第一天就出现了严重的腐蚀现象。证明此参数下的阳极氧化技术对2A50铝合金耐蚀性提高效果明显。
附图说明
图1所示为在500mg/L浓度的NaCl溶液中浸泡15天的2A50铝合金的外貌图(a为利用实施例1的方法处理后的2A50铝合金，b为未处理的2A50铝合金)。
图2所示为在2.1×104mg/L浓度的NaCl溶液中浸泡5天(a为利用实施例1的方法处理后的2A50铝合金，b为未处理的2A50铝合金)。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
1.脱脂：将试样浸入质量分数15％的H2SO4溶液中室温下反应2min～4min后取出，在蒸馏水中冲洗1min～2min。
2.碱洗：将试样浸入50g/L的NaOH溶液中1min～2min后取出，在蒸馏水中冲洗1min～2min。
3.除灰：铝材经碱洗后，表面往往会附着一层灰褐色挂灰。除灰的目的是除净这层不溶解在碱液的挂灰，防止阳极氧化溶液的污染，使阳极氧化后获得外表干净的阳极氧化膜。将试样浸入质量分数25％的HNO3溶液中1min～2min后取出，在蒸馏水中冲洗1min～2min。
4.阳极氧化：
预处理工艺完成后，将试样通过导线连接直流电源的“+极”，作为电化学反应的阳极；将另一导电金属通过导线连接在直流发电机的“-极”，作为电化学反应的阴极，将电极半浸没电解液中，电解溶液选用硫酸溶液，浓度170g/L；溶液温度为室温；电流密度选取0.5A/dm2，氧化电压10～15V；电解时间20min。
5.封孔：
将试样放置在去离子水中加热至沸腾，封孔15min。
取利用本实施例的方法处理后的2A50铝合金(图1中a)和未处理后的2A50铝合金(图1中b)，在500mg/L浓度的NaCl溶液中浸泡15天，得到结果如图1所示，利用本发明的方法处理后的2A50铝合金未出现腐蚀现象，未处理的2A50铝合金，发生了全面腐蚀和点蚀。
取利用本实施例的方法处理后的2A50铝合金(图2中a)和未处理后的2A50铝合金(图2中b)，在2.1×104mg/L浓度的NaCl溶液中浸泡5天，得到结果如图2所示，利用本发明的方法处理后的2A50铝合金未出现腐蚀现象，未处理的2A50铝合金，发生了全面腐蚀和严重的点蚀。
实施例2
1.脱脂：将试样浸入质量分数10％的H2SO4溶液中室温下反应2min～4min后取出，在蒸馏水中冲洗1min～2min。
2.碱洗：将试样浸入40g/L的NaOH溶液中1min～2min后取出，在蒸馏水中冲洗1min～2min。
3.除灰：铝材经碱洗后，表面往往会附着一层灰褐色挂灰。除灰的目的是除净这层不溶解在碱液的挂灰，防止阳极氧化溶液的污染，使阳极氧化后获得外表干净的阳极氧化膜。将试样浸入质量分数20％的HNO3溶液中1min～2min后取出，在蒸馏水中冲洗1min～2min。
4.阳极氧化：
预处理工艺完成后，将试样通过导线连接直流电源的“+极”，作为电化学反应的阳极；将另一导电金属通过导线连接在直流发电机的“-极”，作为电化学反应的阴极，将电极半浸没电解液中，电解溶液选用硫酸溶液，浓度180g/L；溶液温度为室温；电流密度选取0.6A/dm2，氧化电压10～15V；电解时间18min。
5.封孔：
将试样放置在去离子水中加热至沸腾，封孔15min。
同样分别取该实施例得到的样品在500mg/L浓度的NaCl溶液中浸泡15天，在2.1×104mg/L浓度的NaCl溶液中浸泡5天，均未见腐蚀现象。
实施例3
1.脱脂：将试样浸入质量分数20％的H2SO4溶液中室温下反应2min～4min后取出，在蒸馏水中冲洗1min～2min。
2.碱洗：将试样浸入55g/L的NaOH溶液中1min～2min后取出，在蒸馏水中冲洗1min～2min。
3.除灰：铝材经碱洗后，表面往往会附着一层灰褐色挂灰。除灰的目的是除净这层不溶解在碱液的挂灰，防止阳极氧化溶液的污染，使阳极氧化后获得外表干净的阳极氧化膜。将试样浸入质量分数30％的HNO3溶液中1min～2min后取出，在蒸馏水中冲洗1min～2min。
4.阳极氧化：
预处理工艺完成后，将试样通过导线连接直流电源的“+极”，作为电化学反应的阳极；将另一导电金属通过导线连接在直流发电机的“-极”，作为电化学反应的阴极，将电极半浸没电解液中，电解溶液选用硫酸溶液，浓度160g/L；溶液温度为室温；电流密度选取0.4A/dm2，氧化电压10～15V；电解时间22min。
5.封孔：
将试样放置在去离子水中加热至沸腾，封孔15min。
同样分别取该实施例得到的样品在500mg/L浓度的NaCl溶液中浸泡15天，在2.1×104mg/L浓度的NaCl溶液中浸泡5天，均未见腐蚀现象。
对比例1
本对比例和实施例1的步骤相同，不同的是步骤4中阳极氧化所采用的电流密度和电解时间。得到以下结果：
表中E-6代表10-6，E5代表105。
Ecorr电势越正，即腐蚀电位与阴极去极化剂的平衡电位差越小，代表金属腐蚀倾向越低，越耐腐蚀，反之腐蚀倾向越大，Icorr代表金属发生活性区均匀腐蚀的速率，Icorr越低，腐蚀速率越慢。
另外，还可以通过比较容抗弧直径大小判断其阻抗值高低，阻抗值R越高，材料耐腐蚀性越强。
综上所述，当电流密度为0.5A/dm2、电解时间为20min时，所得样品的耐腐蚀性越强。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种2A50铝合金的防腐处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，脱脂：将试样浸入质量分数10-20％的H2SO4溶液中室温下反应2～4min后取出；
步骤2，碱洗：将试样浸入40-55g/L的NaOH溶液中1～2min后取出，在蒸馏水中冲洗1min～2min；
步骤3，除灰：将试样浸入质量分数20-30％的HNO3溶液中1min～2min后取出，在蒸馏水中冲洗1min～2min；
步骤4，阳极氧化：在室温20-30℃条件下，以浓度160-180g/L的硫酸溶液为电解溶液，采用直流稳压电源进行阳极氧化，其中电流密度为0.4-0.6A/dm2，氧化电压为10～15V，电解时间为18-22min；
步骤5，封孔：将步骤4处理后的试样放置在去离子水中加热至沸腾，封孔15-20min。
2.如权利要求1所述的2A50铝合金的防腐处理方法，其特征在于，所述步骤1中的H2SO4溶液的质量分数为15％。
3.如权利要求1所述的2A50铝合金的防腐处理方法，其特征在于，所述步骤2中的NaOH溶液为50g/L。
4.如权利要求1所述的2A50铝合金的防腐处理方法，其特征在于，所述步骤3中的HNO3溶液为25％。
5.如权利要求1所述的2A50铝合金的防腐处理方法，其特征在于，所述步骤4中的电流密度为0.5A/dm2，电解时间为20min。
6.如权利要求1所述的2A50铝合金的防腐处理方法，其特征在于，所述步骤5中的封孔时间为15min。
7.如权利要求1-6中任一项所述的防腐处理方法在2A50铝合金中的应用。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，经过处理后的2A50铝合金的腐蚀电位为-600～-620mV。
9.如权利要求7所述的应用，其特征在于，经过处理后的2A50铝合金的腐蚀电流为2.0-2.5×10-6A·cm2。
10.如权利要求7所述的应用，其特征在于，经过处理后的2A50铝合金的阻抗值为8.0-9.0×105ohm·cm2。
11.如权利要求7所述的应用，其特征在于，当步骤4中的电流密度为0.5A/dm2，电解时间为20min时，经过处理后的2A50铝合金的腐蚀电位为-610.2mV，腐蚀电流为2.3×10-6A·cm2，阻抗值为8.9×105ohm·cm2。
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