CN101275265A - 一种在铝及其合金阳极氧化膜内沉积含铈化合物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种在铝及其合金阳极氧化膜内沉积含铈化合物的方法，能使铈化合物均匀分布在铝及其合金的阳极氧化膜内。本发明的流程主要包括铝及其合金表面的前处理，阳极氧化，交流沉积含铈化合物，封闭处理。涉及的本发明内容主要是在阳极氧化工序与封孔工序之间增加交流沉积含铈化合物的工序。该方法适用于各种铝及其合金在阳极氧化中形成多孔氧化膜的制备工艺。交流沉积工序中的溶液为含3价或4价铈离子的水溶性铈盐，或其共混物，并加入少量的氧化剂。本发明工艺简单、操作方便、投资少。可在原有的氧化工艺车间增设低压交流电源即可。

Description

一种在铝及其合金阳极氧化膜内沉积含铈化合物的方法
技术领域
本发明涉及一种在铝及其合金阳极氧化膜内沉积含铈化合物的制备新方法。主要针对铝及其合金在阳极氧化工序与封闭工序之间，采用交流沉积的方式在多孔的阳极氧化膜内均匀地沉积含铈化合物。
背景技术
铝的化学转化膜具有广泛的用途，主要用于保护铝及其合金免遭腐蚀。铝的化学转化膜可以直接使用，或者作为有机聚合物涂层的底层。由于其处理经济、方便、快速、生产线结构简单，不需要电源设备等，适合与大批量零部件的低成本生产。通常的铬酸盐处理的转化膜的耐腐蚀性较强，但由于六价铬具有毒性，现已受到严格的控制。而含铈的转化膜的耐蚀性已经达到铬酸盐处理的转化膜的耐蚀性。但通常的含铈的转化膜一般直接在铝及其合金基体上直接生成，在铝及其合金的阳极氧化膜上形成含铈的膜层的研究较少。
现代工业中，对铝及其合金进行阳极氧化，可得到多孔的三氧化二铝膜。通过改变阳极氧化工艺条件，可增加膜的硬度，提高膜的耐蚀性、耐磨性，并增强铝及其合金材料的绝缘性。铝及其合金的阳极氧化膜硬度高、绝缘性好、耐磨、耐蚀性优良、结合力强、抗热性优于铝合金基体，且具有很强的吸附性和良好的光学特性。所以铝合金经阳极氧化后，在建筑业、航空航天业、交通运输业、膜分离领域及许多高尖端领域得到广泛地应用。然而，在含氯离子，溴离子等腐蚀性介质中，在阳极氧化膜的缺陷薄弱处，如棱角部位、氧化膜较薄处极易发生腐蚀。若长期放置于上述介质中，氧化膜发生点蚀，导致零部件早期失效。
在多孔阳极氧化膜上利用直流电沉积得到含铈化合物的复合膜，虽然具有较好的耐蚀性，但其直流电沉积时间较长，且膜层不均匀。在此背景下，本发明采用交流沉积的方式在多孔阳极氧化膜的孔内沉积含铈化合物，在较短的时间内得到的均匀含铈化合物的复合膜层。
发明内容
本发明的目的是提供一种在铝及其合金的多孔阳极氧化膜内沉积含铈化合物复合膜的制备方法。该方法工艺简单，不需要改变阳极氧化的工艺参数和封闭工艺，只需在阳极氧化工序与封孔工序之间增加短时间的交流电沉积处理，所需增设的设备简单。通过该方法所获得的含铈化合物复合膜外观颜色为浅黄色到土黄色，它比阳极氧化膜具有更优异的耐蚀性。
本发明的技术方案是：、一种在铝及其合金阳极氧化膜内沉积含铈化合物的方法，包括：铝及其合金的前处理，阳极氧化处理，交流沉积含铈化合物处理，封闭处理；交流沉积的溶液为含铈的水溶性溶液，其溶液的组成为含3价或4价的铈盐，为Ce(NO3)3，CeCl3，Ce(SO4)2中的一种或其混合物，若单独使用某一铈盐时，其含量为0.5~5g/L，若选用混合铈盐，铈盐的总质量不超过6g/L，并添加少量的添加剂作为氧化剂，所选用的氧化剂主要有双水氧，其含量为2～8mL/L，浓度为35％，以使含铈化合物在氧化膜的孔内沉积更均匀，为维护溶液的稳定，溶液保持在中性或偏酸性。阳极氧化处理所用的酸是单独的硫酸，磷酸或其混酸或添加有机酸，交流沉积所用的电源为50赫兹的正弦交流电，电压为5~20伏。交流沉积的电压的大小选用与氧化膜形成时的槽压有一定的关系，溶液的温度为5~40℃，交流沉积的时间为1~20分钟，阳极氧化后的氧化膜的厚度大于5微米。所述的铝为是纯铝，铝合金。
所述的交流沉积含铈化合物的过程中，工作电极与对电极可以是已经阳极氧化的工件；单独用氧化的铝件为工作电极时，则其对电极可选用铅板，不锈钢板、钛板或是石墨板，工作电极与对电极的面积比不得大于4∶1。所述的溶液的温度优选为18～30℃。所述的交流沉积的时间优选为为3～12分钟。所述的硫酸氧化膜的优选的电压为8～10伏，磷酸氧化膜的优选的电压为12～18伏。
本发明的有益效果是：本发明工艺简单、操作方便、投资少。可在原有的氧化工艺车间增设低压交流电源即可。
具体实施方式
取厚2mm的铝合金Ly12与工业纯铝1235，机加工成50mm×30mm的矩形片。
预处理工艺参数如下：
碱洗除油(NaOH 50g/L、70～75℃、5min)→热水洗(50℃以上、30s)→去离子水洗(室温、30s)→中和出光(HNO3 30％、室温、30s)→去离子水洗(室温、30s)
阳极氧化操作：
采用直流电源，用铝丝做挂具，挂具与铝板接触紧密牢固，阴极采用铅板，平行放置在试样的两侧，阴阳极面积比为1.5～2.0。
                              实施例1
铝表面氧化成膜：
选用铝合金Ly12，经预处理后，置于阳极电极处，浸入10～20％的硫酸溶液中，以工作电压10～30伏，电解温度5～35℃，处理10～90分钟得到表面成膜的试样。
铝合金氧化膜孔内交流沉积含铈化合物：
将已经成膜的两个试样，用水冲洗干净后，浸入预先配置好的0.5～5g/L的Ce(NO3)3，2～8mL/L的H2O2(35％)混合液中，两个试样分别接在工作电极与对电极上，然后接通5～15伏的50赫兹的交流电。通电1～15分钟，得到浅黄色到土黄色的复合膜。
沸水封闭：
把带颜色的复合膜在沸水中封闭后，颜色变淡。
                          实施例2
选用工业纯铝1235，经预处理后，置于阳极电极处，浸入2～4％的磷酸溶液中，以工作电压60～120伏，电解温度5～25度，处理30～90分钟得到表面成膜的试样，然后阶梯降压到40伏，氧化10分钟。
氧化膜孔内交流沉积含铈化合物：
将已经成膜的两个试样，用水冲洗干净后，浸入预先配置好的0.5～2g/L的Ce(NO3)3，0.5～2g/L CeCl3，2～8mL/L的H2O2(35％)混合液中，两个试样分别连接在两个电极上，然后接通10～25伏的50赫兹的交流电。通电3～5分钟，得到均匀的黄色到土黄色的复合膜。
沸水封闭：
把带颜色的复合膜在沸水中封闭后，颜色变淡。
                             实施例3
选用铝合金Ly12，经预处理后，先用硫酸氧化30分钟，其氧化工艺与实施实例1的氧化工艺相同，然后用4％的磷酸40伏直流阳极氧化10分钟，采用实施实例1的交流沉积工艺，得到近似金黄色的复合膜，用实施实例1的封闭方式后，颜色变为浅黄色。
                             实施例4
氧化膜的制备同实施实例1，交流沉积含铈化合物的溶液组成为Ce(SO4)21～5g/L，0.5～1g/L CeCl3，然后接通5～15伏的50赫兹的交流电。通电3～5分钟，得到浅黄色的复合膜。用实施实例1的封闭方式后，颜色变为浅黄色。

Claims (6)

1、一种在铝及其合金阳极氧化膜内沉积含铈化合物的方法，其特征在于，包括：铝及其合金的前处理，阳极氧化处理，交流沉积含铈化合物处理，封闭处理；交流沉积的溶液为含铈的水溶性溶液，其溶液的组成为含3价或4价的铈盐，为Ce(NO3)3，CeCl3，Ce(SO4)2中的一种或其混合物，若单独使用某一铈盐时，其含量为0.5～5g/L，若选用混合铈盐，铈盐的总质量不超过6g/L，并添加少量的添加剂作为氧化剂，所选用的氧化剂主要有双水氧，其含量为2～8mL/L，浓度为35％，阳极氧化处理所用的酸是单独的硫酸，磷酸或其混酸或添加有机酸，交流沉积所用的电源为50赫兹的正弦交流电，电压为5～20伏，的温度为5～40℃，交流沉积的时间为1～20分钟，阳极氧化后的氧化膜的厚度大于5微米。
2、如权利要求书1所述的一种在铝及其合金阳极氧化膜内沉积含铈化合物的方法，其特征在于，所述的铝为是纯铝，铝合金，
3、如权利要求书1所述的一种在铝及其合金阳极氧化膜内沉积含铈化合物的方法，其特征在于，所述的交流沉积含铈化合物的过程中，工作电极与对电极可以是已经阳极氧化的工件；单独用氧化的铝件为工作电极时，则其对电极可选用铅板，不锈钢板、钛板或是石墨板，工作电极与对电极的面积比不得大于4∶1。
4、如权利要求书1所述的一种在铝及其合金阳极氧化膜内沉积含铈化合物的方法，其特征在于，所述的溶液的温度为18～30℃。
5、如权利要求书1所述的一种在铝及其合金阳极氧化膜内沉积含铈化合物的方法，其特征在于，所述的交流沉积的时间为3～12分钟。
6、如权利要求书1所述的一种在铝及其合金阳极氧化膜内沉积含铈化合物的方法，其特征在于，所述的硫酸氧化膜的优选的电压为8～10伏，磷酸氧化膜的优选的电压为12～18伏。
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