CN101684567B - 一种电泳沉积稀土膜提高铝合金抗蚀性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属铝合金表面改性技术领域，涉及提高铝合金抗蚀性能的方法。具体涉及一种电泳沉积稀土膜提高铝合金抗蚀性能的方法。本发明方法利用稀土离子有机物络合电泳的方法在铝合金表面沉积稀土薄膜，再经过烘烤在铝合金表面得到均匀的稀土氧化物薄膜。对铝合金样品处理后，在抛光的铝合金表面能观察到大量的金属间化合物相，而这些相常是优先腐蚀的位置。本方法制得的稀土薄膜能有效提高铝合金的抗腐蚀性能，具有重要的应用研究价值。
Description
技术领域
本发明属铝合金表面改性技术领域，涉及提高铝合金抗蚀性能的方法。具体涉及一种电泳沉积稀土膜提高铝合金抗蚀性能的方法。
背景技术
高强质比的铝合金广泛应用与航天、航空、汽车、自行车等工业领域。然而铝合金的局部腐蚀(如点蚀——pitting corrosion，线状腐蚀——filiformcorrosion等)一直以来是制约其应用的一个重要原因。铝合金等类表面易钝化金属或合金中局部腐蚀最常见的形式之一，往往发生在侵蚀性阴离子和氧化剂共存的环境下。该类腐蚀因为隐蔽性极强、破坏性极大，而被广泛重视和深入研究。就铝合金而言，目前，本领域的研究重点之一就是获得一个腐蚀阻挡层，提高其表面抗腐蚀性能。
铝合金表面以铬酸和铬酸盐等六价铬化合物处理是提高其表面耐腐蚀性能的主要手段。由于六价铬具有很强的毒性，目前很多国家已将铬酸盐列为最有害的化合物之一，铬酸盐的使用受到了严格限制。研究表明，在铝合金表面沉积稀土氧化物膜能够有效地提高铝合金的抗腐蚀性能[F.Mansfeld，Y.Wang，Br.Corros.J.，London，29，(1994)194.]。而且稀土Ce离子在铝合金表面富Cu金属间相(比如S相)附近形成保护薄层[A.Kolics，A.S.Besing，et al，J.Electrochem.Soc.，150，(2003)B512]。而且含稀土的铝合金表面的弱相有自愈功能，进一步改善合金的耐腐蚀性能。
现有技术公开了以下几种主要的在铝合金表面的生成一层稀土薄膜的方法：
一)、常温盐浴表面稀土转化膜法[A.J.Aldykewicz，H.S.Isaacs，and A.J.Davenport，J.Electrochem.Soc.，142，(1995)3342.]
二)、热活化盐浴表面稀土转化膜法[M.Bethencourt，F.J.Botana，et al，Corros.Sci，，50.(2008)1376]
三)、水溶胶Ce盐电泳沉积稀土[V.POULAIN，J.P.PETITJEAN，et al.，Electrochim.Acta，41，(1996)1223]
然而上述各种方法都有其局限性，比如稀土盐浴沉积技术，操作时间太长，工艺周期太长不利于实际应用，而且溶液配方复杂；高温稀土盐浴沉积技术则是需要相对高的温度，也不利于工艺的开展；水溶液胶体电泳沉积技术需要的电位太高，高于36V安全电压，而且沉积效率也较低，也不利于工程实际应用。因此寻求一种工艺简单、经济实用、应用广泛且无污染的表面处理技术是一个非常有价值的研究方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高铝合金抗蚀性能的方法。具体涉及一种电泳沉积稀土膜提高铝合金抗蚀性能的方法。
本方法对铝合金进行电泳沉积稀土表面处理，经此技术处理后的铝合金表面可以得到一层均匀的Ce氧化膜，提高铝合金的抗蚀性能。该方法过程简单、经济且无污染。
本发明方法的特征是先将稀土离子在有机溶剂中络合，采用电泳的方法在金属表面沉积稀土有机络合物薄膜；然后在280℃左右烘烤在铝合金表面形成均匀、平整的稀土氧化物薄膜。
所述的稀土原料采用六水硝酸亚铈(Ce(NO3)3·6H2O)，溶解于乙醇中制备电泳溶液。
本发明提出的电泳沉积稀土表面处理方法包括下述步骤：
1、采用电泳的方法在铝合金试件上附着一层稀土有机络合物薄膜：
将铝合金工件进行机械抛光后清洁表面、去除油污；然后在25℃，0.1mol/L的Ce(NO3)3乙醇溶液中，以石墨电极作为阳极，外加电位6-16V的条件下在试样上电泳沉积得到均匀的稀土有机络合物薄膜；
2、采用烘烤的方法得到稀土氧化物薄膜：
将步骤1得到的样品放置于定碳炉炉管中，通入高纯氮气(99.999％)30分钟以除氧后，开始加热，并且在250-300℃时，保持25-50分钟后，使样品随炉冷却，在铝合金表面得到致密的稀土氧化物薄膜。
本发明对AA5083 AA6061铝合金样品进行了处理，在SEM加速电压20kV，放大500倍条件下，经过上述处理所得的AA5083 AA6061铝合金样品的表面形貌图显示，用上述方法能在多种铝合金表面得到均匀致密的稀土氧化物薄膜，达到提高铝合金的抗蚀性能的目的。
附图说明
图1为处理前样品的表面SEM图，其中图1(a)AA5083，图1(b)AA6061。
图2为处理后样品的表面SEM图，其中图1(a)AA5083，图1(b)AA6061。
图3为处理前样品的表面EDS能谱图，其中图1(a)AA5083，图1(b)AA6061。
具体实施方式
实施例1对AA5083铝合金进行表面电泳沉积Ce氧化膜处理
对AA5083铝合金按本发明方法所述步骤进行处理，形成稀土络合物薄膜：
将AA5083铝合金工件进行机械抛光后清洁表面、去除油污；然后在25℃，0.1mol/L的Ce(NO3)3乙醇溶液中，以石墨电极作为阳极，加12V的电压的条件下在试样上电泳沉积120S，得到均匀的稀土有机络合物薄膜，
所述的稀土原料采用六水硝酸亚铈(Ce(NO3)3·6H2O)，溶解于乙醇中制备电泳溶液；
采用烘烤的方法得到稀土氧化物薄膜：
将步骤1得到的样品放置于定碳炉炉管中，通入高纯氮气(99.999％)30分钟以除氧后，开始加热，280℃烘烤30min分钟后，使样品随炉冷却，在铝合金表面得到致密的稀土氧化物薄膜(Ce氧化膜)。在抛光的AA5083铝合金表面能观察到大量的金属间化合物相，而这些相常是优先腐蚀的位置。本方法制得的稀土薄膜能有效提高铝合金的抗腐蚀性能。
实施例2 对AA6061铝合金进行表面电泳沉积Ce氧化膜处理
对AA6061铝合金按本发明方法所述步骤进行处理，形成稀土络合物薄膜：
将AA6061铝合金工件进行机械抛光后清洁表面、去除油污；然后在25℃，0.1mol/L的Ce(NO3)3乙醇溶液中，以石墨电极作为阳极，加12V的电压的条件下在试样上电泳沉积120S，在所述的铝合金试件上形成均匀的稀土有机络合物薄膜，
所述的稀土原料采用六水硝酸亚铈(Ce(NO3)3·6H2O)，溶解于乙醇中制备电泳溶液；
将步骤1得到的样品放置于定碳炉炉管中，通入高纯氮气(99.999％)30分钟以除氧后，开始加热，280℃烘烤30min分钟后，使样品随炉冷却，在铝合金表面得到致密的稀土氧化物薄膜(Ce氧化膜)。在抛光的AA5083铝合金表面能观察到大量的金属间化合物相，而这些相常是优先腐蚀的位置。本方法制得的稀土薄膜能有效提高铝合金的抗腐蚀性能。
Claims (2)
1.一种电泳沉积稀土膜提高铝合金抗蚀性能的方法，其特征是，其包括下述步骤：
1)采用电泳的方法在铝合金试件上附着一层稀土有机络合物薄膜：
将铝合金试件机械抛光后清洁表面、去除油污；然后在25℃，0.1mol/L的Ce(NO3)3乙醇溶液中，以石墨电极作为阳极，外加电位6-16V的条件下在铝合金试件上电泳沉积得到均匀的稀土有机络合物薄膜；
2)采用烘烤的方法得到稀土氧化物薄膜：
将步骤1)得到的铝合金试件放置于定碳炉炉管中，通入高纯氮气30分钟除氧后，加热250-300℃，25-50分钟后，使铝合金试件随炉冷却，在铝合金试件表面得到致密的稀土氧化物薄膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤2)的高纯氮气为99.999％。
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