铝合金压铸件无铬钝化液的开发及其废液处理
铝合金压铸件型材因其优秀的机械性能，被广泛应用于航空航天和汽车制造业中，而铝合金压铸件的耐蚀性较差，使其使用寿命和使用范围受到了限制。传统铝型材提高耐蚀性的方法为铬酸盐钝化处理技术，但是该钝化工艺产生含六价铬离子的废液，对人体和环境都有较大危害，目前已被大多数国家禁止使用。因此，开发一种适用于铝合金压铸件的环保型无铬钝化液具有十分重要的经济和社会意义。 本文以铝合金压铸件为实验基材，通过设计正交实验，开发出一种以锆钛系为主盐的有机-无机复合无铬钝化液，该钝化液配方为:H2ZrF6(45wt％)1.5g/L,H2TiF6(50wt％)0.7g/L,H(100wt％)0.05g/L,Co(NO3)20.1g/L，CeCl30.1g/L，丙烯基硫脲0.2g/L。为进一步提高钝化效果，对该钝化工艺进行了优化，结果表明:钝化液温度20-30℃，pH值4.0，钝化时间2min，可获得最佳的钝化效果。然后通过电化学测试、点滴实验及中性盐雾实验对该钝化工艺进行了评价。电化学测试结果表明:钝化处理后，铝合金压铸件的腐蚀电位正向移动了114mV，从热力学角度分析，腐蚀倾向明显变小;腐蚀电流密度从钝化前的1.00×10-5A/cm2降低至5.31×10-7A/cm2，下降了两个数量级，从动力学角度分析，腐蚀速度显著下降。加速腐蚀实验结果表明:钝化处理后的试验件，点滴实验时间可长达200s，中性盐雾实验可达168h，耐蚀能力显著提升。接下来，利用SEM、EDS、电化学测试等对钝化膜的成膜机制及耐蚀机制进行了探究，结果表明:主盐和添加剂均参与了钝化成膜过程，且随着钝化时间的延长，钝化膜逐渐趋于完整。 最后，采用三维电极电解法对钝化废液进行了无害化处理并对处理工艺进行了优化。处理后出水COD可达13mg/L，金属离子未检出，出水可满足城镇污水处理厂污水排放标准(GB18918-2002)的一级A级排放标准。 综上，本文设计开发出一种适用于铝合金压铸件的锆钛系有机-无机复合无铬钝化液，并对钝化工艺、钝化成膜机制进行了优化及探究。此外，还有针对性的对钝化废液进行了合理性处置，从而实现了全工艺的绿色环保，具有十分重要的社会意义和市场化应用前景。
铝合金压铸件;无铬钝化;腐蚀电位;钝化成膜机制
北京化工大学
硕士
环境科学与工程
肖宁
2019
中文
TG174.44
2019-09-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）