Bvol49No.7 Jul.2016
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铝合金高耐蚀复合钝化膜的制备及性能
夏海渤，毛祖国？，张德忠
（1.南车四方机车车辆股份有限公司，山东青岛266111；2.武汉材料保护研究所，湖北武汉430030）【摘要】为实现高速铁路铝合金车体无涂装处理，开发了铝合金低温无铬复合钝化处理工艺，并通过中性盐雾试验、人工加速老化试验、耐酸、耐硫酸铜点滴试验及硬度测试考察了钝化膜的性能。通过正交试验优选出钝化液最佳配方:3.0g/LH,TiF,2.0g/LK,ZrF。,2.0/LNaF，10.0g/L硫酸盐，4.0g/L有机酸N;通过单因素试验研究了工艺参数对膜层外观和耐蚀性的影响，获得最佳钝化工艺参数为：pH值3.5~4.5，温度常温，钝化时间1.0~ 2.0min。最后将钝化膜在硅烷和水性氟碳树脂的混合溶液中于20~30℃下封闭90~150s并作不同干燥处理。结果显示：封闭后的复合钝化膜自然晾干时耐中性盐雾380h，经热风60℃干燥20min后耐中性盐雾时间可达 500h，大大提高了膜层的耐蚀性能。
[关键词］无铬复合钝化；铝合金；封闭；耐蚀性
［中图分类号］TC174.44 0前言
【文献标识码］A
［文章编号］1001-1560(2016)07-0052-04
3.7m、宽2.8m的大型列车车体，其表面钝化处理不
轻量化是列车实现高速运行的必要条件。目前，国内外铁路动车车体承载结构已经由原来的碳钢结构发展到铝合金结构时代。由于铝合金自身防腐蚀性能为有限，留合金车身表面必须进行防腐蚀处理。为保证防腐蚀和美观效果，德、法、日等世界各国生产的高速列车均采用基体表面涂装处理。其工艺包括表面打磨或喷砂或酸洗等前处理以及喷涂底漆、刮涂腻子、喷涂中间层和面漆等。这类工艺处理形式单一，工艺复杂，操作者劳动强度高，生产周期长，工人作业环境差，而且使车体加重。因此，开发铝合金车体无涂装工艺具有重要意义。
铝合金无涂装处理包括化学氧化（也称钝化）"和阳极氧化2种。阳极氧化膜具有较好的耐蚀性能，但其形成过程需要外加电流，对于大型列车车体而言，工程化应用较为困难(2]。钝化处理对铝材疲劳性能影响小，操作容易，不需要电能，设备简单，生成速度快，因此，钝化是实现铝合金车身无涂装较为可行的方法。
当前，铝合金无铬化学氧化有水氧化法、锆盐氧化法、钛盐氧化法、稀土盐氧化法、高锰酸盐氧化法、钼酸盐氧化法、硅酸盐氧化法、钴盐氧化法、磷酸盐处理、锂盐氧化法以及硅烷处理等。然而，对于长25.0m、高
【收稿日期］2016-02-19
张德忠，研究员，主要从事金属材料表面处理
【通信作者］
技术研发及标准化工作，E-mail；dezhong@ foxmail.com
仅要求膜层外观本色、耐蚀性高，而且其工艺必须为喷淋，且温度不宜过高，最好为室温。通常的钝化膜耐蚀性和耐候性差，很难满足车体使用要求。为此，开发了铝合金低温无铬钝化工艺及相应的封闭工艺，制备了高耐蚀复合钝化膜，膜层耐中性盐雾时间可达500h，达到车体使用要求。本研究可为铝合金车体无涂装处
理及其工程化应用提供参考。 1试验
基材及前处理
1.1
铝合金车体主要材料为5000系（5052）、6000系（6061、6063）、7000系（7N01、7003）合金。为保证试验的针对性，选用5052铝合金材料作为试验材料，其成分见表1。试片尺寸为100mm×50mm×1mm。
表15052铝合金元素成分
元索SiFeCuMn
Mg
Cr
#/% <0.25 <0. 40 <0. 10 <0.102.20 ~2. 80 0.15 ~0.35 <0.10 ~ 余量
采用市售CLA-112低温酸性脱脂剂对试样进行除油，其工艺为：50g/LCLA-112，温度为常温，时间2~4 min。脱脂处理后，铝合金表面应露出金属本色，平整光亮，油污和自然氧化膜全部除净，水洗后水膜连续、完整，
表面完全润湿，不挂水珠，无黑色挂灰和过腐蚀现象。 1.2复合钝化膜的制备
(1)钝化工艺经过试验，确定基础配方及工艺：