58
国外内燃机
2015年第1期
采用氢氧化锂提高铝合金氧化膜的耐腐蚀性能
【日】M,FujitaH,TanakaH,MuramatsuH,AsohS.Ono
摘要：为了提高发动机和汽车车身铝合金部件的耐腐蚀性能，通常会在铝合金表面形成阳极氧化膜。由于这些氧化膜为多孔结构，因此必频对孔隙进行封闭处理，以进一步提高其耐扁蚀性。将氧化膜放在沸水或含封孔添加剂的溶渡中进行处理后，其孔隙就会被水合氧化铝封闭。由于处理时间长，溶液温度高，这种水化封闭处理的能耗较高。为了解决上述问题，开发了一种采用氢氧化锂溶液的对闭处理(锂封闭处理)技术。锂封闭处理主要采用铝酸锂复盐对孔隙进行封闭，这种复盐能在室温下的强碱性溶液中快速生成，固此，对闭处理时间可缩短至传统方式的1/10。并且，这种复盐能从氧化膜的表面向深层发展，尤其能在氧化膜的表层生成更多复盐，有助于提高耐腐蚀性能。已将这种锂封闭处理技术应用于在严重腐蚀环境下使用的汽车外部机械零件。
关键词：氢氧化锂阳极氧化膜零部件耐腐蚀性能
0前言
燃油经济性是机动车的重要指标之一。由于轻
量化是改善燃油经济性的措施之一，因此，许多零部件都采用铝合金制造，如发动机、车身，以及外围零部件等。在严重腐蚀性环境下使用的汽车外部机械零件同样也会采用铝合金制造。外部机械零件必须具有耐腐蚀性和良好的外观，如果耐腐蚀性不佳，就会产生锈蚀，而锈蚀会严重影响外观。通常采用表面处理措施来提高这些零件的耐腐蚀性。作为主要的表面处理技术，阳极氧化已被广泛地用于提高零件的耐腐蚀性(1-"。由于阳极氧化膜为多孔结构，因此必须对孔隙进行封闭处理，以进一步提高其耐腐蚀性。传统的封闭处理方式主要是水化封闭4"，当阳极氧化膜被浸入水中，孔隙中就会生成水合氧化铝。当水的温度高于80℃，就会生成勃姆石（水合氧化铝的一种)和稳定的化合物[6]。水化封闭通常采用沸水或添加含镍离子封孔添加剂的沸腾镍盐溶液。一般情况下，阳极氧化膜要在溶液中浸没600s或更长时间来进行封闭。因此，传统封闭措施存在的问题之一就是能耗较高。为解决这个问题，研究人员开发了一种采用氢氧化锂落溶液进行封闭处理的新技术（锂封闭处理)[8。锂封闭处理能在室温下进行，而且处理时间比传统封闭方式的短。经锂封闭处理的阳极氧化膜的耐腐蚀性与传统封闭方式的相当。已介绍过锂封闭处理机理及其应用于高纯度铝材（99.99%）时的抗腐蚀性9.10)。本研究中，对采用锂封闭处理和传统
万方数据
镍盐封闭处理的工艺原理，以及铝合金阳极氧化膜的
耐腐蚀性能进行了对比。 1试验
1.1阳极氧化和封闭处理
本研究使用2种铸铝合金。为研究锂封闭处理的机理，采用只含铝和硅的铝合金板（AI-10.5%Si合金），以便观测和分析氧化膜。这种铝合金不含铜，所以几乎不会被腐蚀。另外，还采用广泛使用的铝合金板(ADC12合金）进行耐腐蚀性试验。表1为铝合金试样的化学组分。试样在50℃的商用脱脂液（立邦涂料公司，Surfcleaner)中清洗120s。阳极氧化过程在浓度为 1.5mol/L的硫酸溶液(20℃)中完成，电压为36V,处理时间为600s。AI-10.5%Si合金机加工表面的氧化膜厚度约8um，ADC12合金铸造表面的氧化膜厚度约4μm。在浓度为0.24mol/L的25C氢氧化锂落中进行锂封团处理。将经传统镍盐封闭处理的试样作为参比项，方法是在95℃的商用沸腾镍盐溶液（奥野化工有限公司， Topseal)中浸泡600s。
表1铝合金的化学组分（质量分数）
项目元家
Cu Al
参数
SiMgZn
Fe
Mn
N
AI-10.5%S/%基体<0.010.50.01
0.10<0.01 0
ADC12/%
too 0
基体2.1010.000.240.570.710.180.060.04
1.2阳极氧化膜封闭评估
在氧化膜封闭机理研究中，采用场发射扫描电