CN102108507A

CN102108507A - 铝合金表面铈耐腐蚀膜的制备工艺

Info

Publication number: CN102108507A
Application number: CN2010105945042A
Authority: CN
Inventors: 王昕�; 宫承鹏; 刘浩泉; 许继辉
Original assignee: Ocean University of China
Current assignee: Ocean University of China
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2011-06-29

Abstract

铝合金表面铈耐腐蚀膜的制备工艺，其特征在于先将铝合金进行表面预处理；再浸入铈盐转化液中成膜；然后取出铝合金，用去离子水清洗，再将铝合金浸入磷酸盐水溶液中进行后处理；最后用去离子水冲洗，并烘干。本发明成膜速度快、沉积速率高，有效缩短了反应时间。制得的耐腐蚀膜层的主要成分是铈的四价磷酸盐，膜层均匀致密，表面形成铈耐腐蚀膜后，铝合金的耐蚀性得到显著提高。

Description

铝合金表面铈耐腐蚀膜的制备工艺

技术领域

本发明涉及一种铝合金表面耐腐蚀膜的制备工艺，特别是涉及一种铝合金表面铈耐腐蚀膜的制备工艺。

背景技术

铝合金的密度小，具有优良的强度和塑性，在机械制造中得到广泛应用。铝合金表面可以自然生成一层氧化膜，起到保护作用。然而，自然生成的氧化膜很薄，铝合金在大气中容易发生晶间腐蚀，在富含活性阴离子等环境中也易发生点蚀等局部腐蚀，给社会造成了巨大的经济损失。

目前通常采用的防护方法是阳极氧化、铬酸盐化学氧化和有机涂层。但是阳极氧化会影响铝合金基体的机械性能，易萌生应力裂纹，造成材料的提前疲劳；铬酸盐是一种致癌的毒性化合物，在以后的工业应用中必将受到越来越严格的限制；有机涂层因会改变零件的尺寸而影响零件的精度。因此与铬酸盐处理效果相当的稀土耐腐蚀膜工艺得到了开发与应用。

由于稀土耐腐蚀膜无毒，对人体及环境危害也较小，它的出现为铝合金材料在工业中的应用寻求了一条很有希望的防腐途径，其耐腐蚀膜技术是一种新颖且发展潜力很大的制备工艺。但从目前的工艺来看，还存在许多不完善之处，如处理时间长、所需温度高、工艺复杂、耐腐蚀膜层不致密等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝合金表面铈耐腐蚀膜的制备工艺，以弥补现有技术中存在的上述缺陷。

一种铝合金表面铈耐腐蚀膜的制备工艺，其特征在于先将铝合金进行表面预处理；再浸入铈盐转化液中成膜；然后取出铝合金，用去离子水清洗，再将铝合金浸入磷酸盐水溶液中进行后处理；最后用去离子水冲洗，并烘干。

本发明成膜速度快、沉积速率高，有效缩短了反应时间。制得的耐腐蚀膜层的主要成分是铈的四价磷酸盐，膜层均匀致密，厚度可达1微米。表面形成铈耐腐蚀膜后，铝合金的耐蚀性得到显著改善，与未处理的铝合金相比，在浓度为3.5％的氯化钠中性电解质水溶液中的腐蚀电位显著提高，腐蚀电流显著降低。

附图说明

图1为铝合金表面铈耐腐蚀膜的扫描电子显微镜观测表面形貌图；

图2为铝合金表面铈耐腐蚀膜的表面EDS能谱图；

图3为铝合金表面铈耐腐蚀膜形成前铝合金的极化曲线对比图(a)和铝合金表面铈耐腐蚀膜形成后铝合金的极化曲线对比图(b)。

图4为铝合金表面铈耐腐蚀膜形成前铝合金的阻抗曲线对比图(a)和铝合金表面铈耐腐蚀膜形成后铝合金的阻抗曲线对比图(b)。

具体实施方式

本发明提供一种铝合金表面铈耐腐蚀膜的制备工艺，先将铝合金进行表面预处理，再浸入铈盐转化液中成膜，然后取出铝合金并用去离子水清洗，再将铝合金浸入磷酸盐水溶液中进行后处理，最后用去离子水冲洗，并烘干。

具体操作时，先将铝合金表面进行预处理，其步骤为：用耐水砂纸将铝合金打磨至光亮，用去离子水冲洗；室温下在弱碱性水溶液中浸泡2～5分钟后用去离子水冲洗，该弱碱性水溶液含有磷酸钠10～60g/L、氢氧化钠5～20g/L、硅酸钠10～40g/L。30～50℃下在碱性水溶液中浸泡2～5分钟后用去离子水冲洗，该碱性水溶液含有氢氧化钠20～60g/L；在室温下浓度为200～400g/L的硝酸水溶液中浸泡1～5分钟后，用去离子水冲洗。

随后将预处理后的铝合金浸入铈盐转化液中进行成膜反应，该铈盐转化液中含有铈盐20～40g/L、主氧化剂10～50ml/L、辅助氧化剂50～150g/L、醇溶剂100～200g/L、成膜促进剂10～30g/L，使用时用盐酸调节pH至2.0～3.5。

本发明中所述的铈盐为水合氯化亚铈，用以形成耐腐蚀膜层中的主要成分；所述的主氧化剂为过氧化氢，能够将铈离子从三价快速氧化为四价，能加速成膜，有效地缩短了反应时间；所述的辅助氧化剂为高氯酸钠，能够维持铈盐转化液的氧化电势，将铈离子保持在四价；所述的醇溶剂为丙三醇，能够消除表面产生的气泡，增大铈盐转化液中羟基的浓度；所述的成膜促进剂为明胶、聚二甲基硅氧烷、甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种，可以在铝合金表面形成一层离子迁移膜，提高了沉积效率；所述的成膜反应温度为室温，反应时间为3～10分钟。

然后将铝合金从铈盐转化液中取出，用去离子水冲洗，再浸入磷酸钠浓度为20～50g/L、pH为3.5～5.0的后处理水溶液中，在70～90℃下处理10～20分钟。通过磷酸盐后处理，实现了对转化膜的密封处理，同时将铈的氧化物、氢氧化物转化为磷酸铈，提高了转化膜的致密性与稳定性，抑制了膜层开裂，改善了转化膜的耐腐蚀性能。

最后将成膜后的铝合金从磷酸盐水溶液中取出，用去离子水冲洗，用电吹风烘干。

对所得膜层进行了扫描电子显微镜观测、EDS能谱检测与电化学测试。图1为铝合金表面铈耐腐蚀膜的扫描电子显微镜观测表面形貌图，可以看到膜层均匀致密的覆盖在铝合金表面、裂纹细小。图2为铝合金表面铈耐腐蚀膜的表面EDS能谱图，从该图中可以得知膜层中有大量的铈并且以磷酸铈的形式存在。图3与图4分别为铝合金表面铈耐腐蚀膜形成前与形成后铝合金的极化曲线和阻抗曲线对比图，从图中可以看出形成铈耐腐蚀膜后，铝合金的耐腐蚀性能得到明显提高。

以下通过实施例来说明铝合金表面铈耐腐蚀膜的制备工艺。

实施例1

在1060铝合金表面制备铈耐腐蚀膜

首先将1060铝合金表面进行预处理，其步骤为：用耐水砂纸将铝合金打磨至光亮，经去离子水冲洗；室温下在弱碱性水溶液中浸泡4分钟后用去离子水冲洗，该弱碱性水溶液含有磷酸钠50g/L、氢氧化钠10g/L、硅酸钠30g/L。50℃下在碱性水溶液中浸泡3分钟后用去离子水冲洗，该碱性水溶液含有氢氧化钠50g/L；在室温下浓度为300g/L的硝酸水溶液中浸泡2分钟后，用去离子水冲洗。

随后将预处理后的1060铝合金浸入铈盐转化液中，在室温下反应5分钟。该铈盐转化液中各成分为：水合氯化亚铈40g/L、过氧化氢50g/L、高氯酸钠80g/L、丙三醇160g/L、明胶3.0g/L、甲基丙烯酸甲酯1.0g/L。使用时用盐酸调节pH至3.0。

然后将1060铝合金从铈盐转化液中取出并用去离子水冲洗，然后浸入后处理溶液中在90℃下处理20分钟。后处理溶液中磷酸钠的浓度为35g/L，使用时用磷酸调节pH至4.5。

最后将成膜后的1060铝合金从磷酸钠水溶液中取出，用去离子水冲洗，用电吹风烘干。

Claims

1.一种铝合金表面铈耐腐蚀膜的制备工艺，其特征在于先将铝合金进行表面预处理，再浸入铈盐转化液中成膜，然后取出铝合金，用去离子水清洗，再将铝合金浸入磷酸盐水溶液中进行后处理，最后用去离子水冲洗，烘干。

2.如权利要求1所述铝合金表面铈耐腐蚀膜的制备工艺，其特征在于所述的铝合金表面预处理步骤为：将铝合金表面打磨至光亮，用去离子水冲洗；在室温下的弱碱性水溶液中浸泡2～5分钟，该弱碱性水溶液含有磷酸钠10～60g/L、氢氧化钠5～20g/L、硅酸钠10～40g/L，取出后用去离子水冲洗；在30～50℃下的20～60g/L氢氧化钠水溶液中浸泡2-5分钟；取出后用去离子水冲洗；在室温下浓度为200～400g/L的硝酸水溶液中浸泡1-5分钟；取出后用去离子水冲洗。

3.如权利要求1所述铝合金表面铈耐腐蚀膜的制备工艺，其特征在于所述的铈盐转化液中含有铈盐20～40g/L、主氧化剂10～50ml/L、辅助氧化剂50～150g/L、醇溶剂100～200g/L、成膜促进剂10～30g/L，铈盐转化液的pH值为2.0～3.5。

4.如权利要求3所述铝合金表面铈耐腐蚀膜的制备工艺，其特征在于所述的铈盐为水合氯化亚铈；所述的主氧化剂为过氧化氢；所述的辅助氧化剂为高氯酸钠；所述的醇溶剂为丙三醇；所述的成膜促进剂为明胶、聚二甲基硅氧烷、甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。

5.如权利要求1所述铝合金表面铈耐腐蚀膜的制备工艺，其特征在于所述的成膜反应温度为室温；反应时间为3～10分钟。

6.如权利要求1所述铝合金表面铈耐腐蚀膜的制备工艺，其特征在于所述的磷酸盐水溶液中磷酸盐为水合磷酸钠，浓度为20～50g/L。

7.如权利要求1所述铝合金表面铈耐腐蚀膜的制备工艺，其特征在于所述的磷酸盐水溶液的pH为3.5～5.0。

8.如权利要求1所述铝合金表面铈耐腐蚀膜的制备工艺，其特征在于所述的后处理温度为70～90℃，时间为10～20分钟。