热处理工艺及表面复合转化膜对铅合金性能影响研究.pdfVIP

摘要

铅合金具有低熔点、高密度、良好的可塑性和抗腐蚀性能，备受航天领域的青睐。

然而，铅合金受温度、湿度与大气成分变化影响，导致局部产生白锈，影响了铅合金

的使用，尤其是对火工品这类耐腐蚀性能和机械性能要求比较高的产品。因此，抑制白

锈的生成且同时保护铅的良好机械性能对于铅合金的应用非常重要。

本文采用热处理与表面处理两种技术改善铅合金的力学性能与耐蚀性能。探讨了

固溶处理与时效处理对铅合金微观结构、硬度和耐蚀性能的影响，通过浸泡实验与电

化学实验研究了铅合金在饱和碳酸溶液中的腐蚀行为。考察了硫酸（HSO）、硫酸铈

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铵（(NH)Ce(SO)）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、时间及温度对铅合金表面复合转

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化膜成分与和耐蚀性能的影响；使用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-

IR）与X射线能谱仪（EDS）等表面技术对铅合金复合转化膜以及腐蚀产物的成分与

结构进行了讨论与分析。

研究表明，固溶处理后，Sb基本融入到铅合金基体中，晶粒度增大了10倍以上。

与固溶处理相比，时效2h后的晶粒度更均匀，更细小。随着时效时间的延长，晶粒变

大，弥散细小的第二相不断析出，耐蚀性降低。硬度也是先增加后减小。第二相粒子

与晶界的减少降低了铅合金的腐蚀敏感性，使得时效2h的样品表面的腐蚀层具有更好

的致密性和抗电荷转移能力。在饱和碳酸溶液中，铅合金基体表面的腐蚀产物主要由

PbCO和少量Pb(CO)(OH)组成。

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含铈复合转化膜的最佳成膜工艺为：在65℃、4mol/LHSO、50mmol/L

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(NH)Ce(SO)、7g/LPVP下化学镀12h。转化膜主要成分含有PbSO/PbO，以及微

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量的聚合物-铈配合物。随着化学镀液中HSO和(NH)Ce(SO)、PVP浓度的增加，

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含铈复合转化膜的耐腐蚀性先升高，后略有下降。温度和时间也会影响转化膜的质量

与耐蚀性，温度升高膜变厚，在65℃时转化膜的阳极极化曲线出现钝化状态，此时转

化膜的耐蚀性能效果最佳。随着时间的延长，转化膜的晶粒尺寸不断增大，膜厚度不

断增加。当处理时间超过12h，复合转化膜开始出现明显的裂纹，加速了腐蚀性介质

的浸入，降低了铅合金的耐蚀性能。含铈复合转化膜明显提高了开路电位，最佳成膜

工艺下形成的转化膜试样的Icorr为1.42μAcm-2，比基体的Icorr（9.58μAcm-2）低约7

倍。这可能是由于在铅合金表面形成了具有高电阻和耐腐蚀性的钝化膜，从而降低了

铅合金的腐蚀速率，为铅合金在航天领域火工品方面的应用研究奠定基础。

关键词：铅合金；耐腐蚀性；热处理；含铈复合转化膜

Abstract

Leadalloysarefavoredintheaerospacesectorfortheirlowmeltingpoint,highdensity,

goodplasticityandcorrosionresistance.However,leadalloysareaffectedbychangesin

temperature,humidityandatmosphericcomposition,