CN1858306A - 阴极电解沉积稀土转化膜工艺 - Google Patents
阴极电解沉积稀土转化膜工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1858306A CN1858306A CN 200510068251 CN200510068251A CN1858306A CN 1858306 A CN1858306 A CN 1858306A CN 200510068251 CN200510068251 CN 200510068251 CN 200510068251 A CN200510068251 A CN 200510068251A CN 1858306 A CN1858306 A CN 1858306A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminum alloy
- conversion film
- film
- aluminum
- electrolytic deposition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Abstract
本发明提出一种环保无毒性的、耐蚀性好的铝合金稀土转化膜成膜处理方法，其技术方案是在由稀土盐溶液和氧化剂组成的处理液对铝合金成膜的过程中，外加一个直流电源对其提供直流电流，使铝合金表面形成稀土保护膜成膜更加均匀、致密。本发明改变了传统方法中单纯使用稀土盐化学成膜，采用外加电流和稀土盐处理液共同作用的方法，此方法设备简单，操作容易，成本低廉。
Description
技术领域
本专利涉及对铝合金的化学转化膜的电解沉积工艺，特别是在稀土盐处理液的条件下外加直流电流的处理方法。
背景技术
将铝合金浸泡于CeCl3或其他稀土金属氯化物溶液中可形成铝合金稀土转化膜。这种膜能抑制铝合金在含氯介质中的点蚀、应力腐蚀、缝隙腐蚀及腐蚀疲劳等。其耐蚀性能优于铬酸盐转化膜(见Hinton BR et al.Cerium Conversion Coatings for the Corrosion Protection ofAluminium，Materials Forum，1986，19(3)：162)。目前稀土转化膜工艺主要有三种方法，其一为化学浸泡方法，它的特点就是加入H2O2，KMnO4，(NH4)2S2O8等强氧化剂，使得处理时间大为缩短，处理温度也不高(见于兴文《铝合金表面稀土耐蚀转化膜》，《宇航材料工艺》1998，3：15-18)，目前国内外的研究学者大多采用此方法。其缺点是形成的转化膜薄，氧化剂不稳定，不利于实际生产；其二是稀土bohmite层工艺，在热水中加入少量三乙醇胺或氟化钠等物，将铝合金置入其中煮沸短时，这样在表面先形成一bohmite层，然后再浸到稀土盐溶液中浸泡，取出烘干，即可得稀土转化膜，其缺点是处理温度过高，工艺难以维护(见于兴文《铝金属基复合材料表面稀土转化膜》，《表面技术》2000，29(4)：1-4)；其三是化学法与电化学法结合的工艺，目前介绍的比较少，最典型的是Mansfeld等人研究的“不锈铝”工艺：先在热的10mMCe(NO3)3(100℃)中浸两小时，然后在5mM的热CeCl3溶液(100℃)中浸两小时；在0.1M的去氧Na2MoO4溶液中，对铝合金样品在电位+500mVVSSCE下阳极极化两小时。这种工艺需要较长的工作时间和较高的工作温度，因而在实际工业生产中应用有难度。
发明内容
本发明的目的是提出一种环保无毒性的、耐蚀性好的铝合金稀土转化膜成膜处理方法，本发明改变了传统方法中单纯使用稀土盐化学成膜，采用外加电流和稀土盐处理液共同作用的方法，此方法设备简单，操作容易，成本低廉。
本发明是一种铝合金的化学转化膜的电解沉积方法，其技术方案是在由稀土盐溶液和氧化剂组成的处理液对铝合金成膜的过程中，外加一个直流电源对其提供直流电流，使铝合金表面形成稀土保护膜成膜更加均匀、致密，其特征在于：在50℃的条件下，将需要处理的铝合金作为阴极浸入含有CeCl3、H2O2、柠檬酸的处理溶液中，处理液配比为：CeCl3 10-20g/l，H2O2 60-70ml/l，缓蚀剂柠檬酸2.0-2.5g/l，并且置于两块阳极材料之间；阴阳电极分别通过导线与直流电源连接，控制恒电流密度1.5-2.0mA/cm2，温度50℃，处理时间为60分钟；成膜处理液放置在一个可提供加热恒温的装置中，实现对铝合金的成膜；设备主要由直流电源、阳极材料、导线、被处理铝合金、恒温浴组成，不需设置高温加热设备。简易实验装置见图1。
本发明铝合金化学转化膜电解沉积方法适用于铸铝、防锈铝等铝合金的化学转化膜的处理。
本发明所采用的成膜处理液由无毒性的稀土铈盐、具有氧化性质的H2O2和具有缓蚀性质的柠檬酸共同组成。
本发明铝合金化学转化膜电解沉积方法阳极材料可以是铅板。
本发明铝合金化学转化膜电解沉积方法中直流电源可以是TH-60A脉冲/直流电源。
本发明的操作过程如下：
(1)将成膜处理液按照配比配制，倒入水浴锅内的烧杯内，约占烧杯总体积的2/3，配比为：CeCl3 10-20g/l，H2O2 60-70ml/l，缓蚀剂柠檬酸2.0-2.5g/l。
(2)连接导线，并将处理后的试片2固定在烧杯内，铅板1接阳极，试片2接阴极。
(3)打开直流电源，将电流参数调到要求值。
(4)极化电解60分钟后将电源关掉，取出试样并吹干，存放。
有益效果：该转化膜工艺采用无毒的CeCl3代替了有毒的六价铬酸盐，对人体和环境都没有不利影响；转化膜层呈黄褐色，色泽均匀，无明显表面缺陷，结合力良好；膜厚在4.0-5.5μm之间，亲水角在20°左右，与空白试样(54°)相比，其亲水性能有了明显的提高；可承受400h以上的中性盐雾实验，从Nyquist图中可以看出，空白试样表现为两个半圆，出现两个时间常数，说明这种情况下试样上发生了腐蚀反应；电化学条件下的转化膜试样表现为一段圆弧，表现出明显的电容特征，说明转化膜完好，没有发生腐蚀反应，而且其圆弧半径比化学浸渍条件下制备的转化膜的半径大。说明了经电化学方法处理后铝合金的耐蚀性大大提高。
本发明的成膜原理为：当铝合金浸于Ce盐溶液中，便构成了局部电化学电池。铝合金表面的活性部位(裂缝底部的基底金属)成为微电池阳极区，发生金属的溶解氧化反应，合金表面的晶间化合物和有裂缝缺陷的顶部区成为微电池阴极区，发生氧的还原反应或氢的析出，导致阴极区局部PH值升高。在电流的作用下，溶液中三价铈被氧化成四价铈，转变为氧化物CeO2：
相对高的电极电位、有利于氧化还原反应按两电子步骤进行。铝合金表面的氧化物逐渐被Ce的氧化物/氢氧化物取代。当表面完全被Ce转化膜覆盖时，阴极反应受到全面抑制。从而增加化学转化膜的耐蚀性。
附图说明
图1是本工艺装置图，其中1.铅板2.试片。
图2是实施例1所使用的防锈铝合金LF21在50℃下，经电沉积方法制备的转化膜试样、经化学方法制备的转化膜试样和空白试样在3％NaCl溶液中的极化曲线比较，其中(1)空白试样(2)化学方法制备的转化膜试样(3)电沉积方法制备的转化膜试样。
图3是实施例1所使用的防锈铝合金LF21在50℃下，经电沉积方法制备的转化膜试样、经化学方法制备的转化膜试样和空白试样在3.5％NaCl溶液中的Nyquist图比较。
图4是实施例2所使用的防锈铝合金LF21在40℃下，经电沉积方法制备的转化膜试样、经化学方法制备的转化膜试样和空白试样在3.5％NaCl溶液中的Nyquist图比较。
图5是实施例3所使用的防锈铝合金LF21在60℃下，经电沉积方法制备的转化膜试样、经化学方法制备的转化膜试样和空白试样在3.5％NaCl溶液中的Nyquist图比较。
图6是实施例4所使用的铸铝ZL201在50℃下，经电沉积方法制备的转化膜试样、经化学方法制备的转化膜试样和空白试样在3.5％NaCl溶液中的Nyquist图比较。
图7是实施例5所使用的铸铝ZL201在40℃下，经电沉积方法制备的转化膜试样、经化学方法制备的转化膜试样和空白试样在3.5％NaCl溶液中的Nyquist图比较。
图8是实施例6所使用的铸铝ZL201在60℃下，经电沉积方法制备的转化膜试样、经化学方法制备的转化膜试样和空白试样在3.5％NaCl溶液中的Nyquist图比较。
实施例1.防锈铝LF21的阴极电解沉积工艺
1.1.铝合金采用国标LF21铝合金的防锈铝合金。将试片依次进行打磨、除油、酸洗、碱洗等前处理。处理工艺为：用耐水砂纸依次打磨至800#→去离子水洗→丙酮溶液除油→去离子水洗→Na2CO3、Na3PO4混合溶液清洗→去离子水洗→50g/lNaOH溶液碱洗→去离子水洗→200g/l硝酸溶液酸洗→去离子水洗→干燥。
1.2.配制含CeCl3、H2O2、柠檬酸的处理溶液，倒入水浴锅内的烧杯内。并加热至50℃，处理液配比是：CeCl3 10g/l，H2O2 60ml/l，缓蚀剂柠檬酸2g/l。
1.3.按照说明书附图1连接好电路，根据试样片的面积调节电流参数，使电流密度在1.5-2.0mA·cm-2范围内。
1.4.极化电解60分钟后，关闭电源，将试片取出，吹干存放。
测得的极化曲线如图2所示。可看出电化学方法得到的稀土转化膜试样比经化学方法制备的转化膜试样和空白试样的维钝电流都要小，这就说明本发明得到的稀土转化膜的耐蚀性更高。从Nyquist图中可以看出，电化学条件下的转化膜试样的圆弧半径比化学浸渍条件下制备的转化膜和空白试样的半径大。说明了经电化学方法处理后铝合金的耐蚀性大大提高。
实施例2.防锈铝LF21的阴极电解沉积工艺
铝合金采用国标LF21铝合金的防锈铝合金。阴极电解沉积处理，温度为40℃，CeCl3 20g/l，H2O2 70ml/l，缓蚀剂柠檬酸2.5g/l。其余操作方法和工艺条件与实施例1相同。所得Nyquist图见图4。从图中可以看出，电化学条件下的转化膜试样的圆弧半径比化学浸渍条件下制备的转化膜和空白试样的半径大。说明了经电化学方法处理后铝合金的耐蚀性大大提高。
实施例3.防锈铝LF21的阴极电解沉积工艺
铝合金采用国标LF21铝合金的防锈铝合金。阴极电解沉积处理，温度为60℃，CeCl3 15g/l，H2O2 65ml/l，缓蚀剂柠檬酸2.3g/l。其余操作方法和工艺条件与实施例1相同。所得Nyquist图见图5。从图中可以看出，电化学条件下的转化膜试样的圆弧半径比化学浸渍条件下制备的转化膜和空白试样的半径大。说明了经电化学方法处理后铝合金的耐蚀性大大提高。
实施例4.铸铝ZL201的阴极电解沉积工艺
铝合金采用铸铝ZL201。阴极电解沉积处理，温度为50℃，CeCl310g/l，H2O2 60ml/l，缓蚀剂柠檬酸2.0g/l。其余操作方法和工艺条件与实施例1相同。所得Nyquist图见图6。从图中可以看出，电化学条件下的转化膜试样的圆弧半径比化学浸渍条件下制备的转化膜和空白试样的半径大。说明了经电化学方法处理后铝合金的耐蚀性大大提高。
实施例5.铸铝ZL201的阴极电解沉积工艺
铝合金采用铸铝ZL201。阴极电解沉积处理，温度为40℃，CeCl320g/l，H2O2 70ml/l，缓蚀剂柠檬酸2.5g/l。其余操作方法和工艺条件与实施例1相同。所得Nyquist图见图7。从图中可以看出，电化学条件下的转化膜试样的圆弧半径比化学浸渍条件下制备的转化膜和空白试样的半径大。说明了经电化学方法处理后铝合金的耐蚀性大大提高。
实施例6.铸铝ZL201的阴极电解沉积工艺
铝合金采用铸铝ZL201。阴极电解沉积处理，温度为60℃，CeCl315g/l，H2O2 65ml/l，缓蚀剂柠檬酸2.3g/l。其余操作方法和工艺条件与实施例1相同。所得Nyquist图见图8。从图中可以看出，电化学条件下的转化膜试样的圆弧半径比化学浸渍条件下制备的转化膜和空白试样的半径大。说明了经电化学方法处理后铝合金的耐蚀性大大提高。
Claims (3)
1、本发明是一种铝合金的化学转化膜的电解沉积方法，其技术方案是在由稀土盐溶液和氧化剂组成的处理液对铝合金成膜的过程中，外加一个直流电源对其提供直流电流，使铝合金表面形成稀土保护膜成膜更加均匀、致密，其特征在于：在50℃的条件下，将需要处理的铝合金作为阴极浸入含有CeCl3、H2O2、柠檬酸的处理溶液中，处理液配比为：CeCl3 10-20g/l，H2O2 60-70ml/l，缓蚀剂柠檬酸2.0-2.5g/l，并且置于两块阳极材料之间；阴阳电极分别通过导线与直流电源连接，控制恒电流密度1.5-2.0mA/cm2，温度50℃，处理时间为60分钟；成膜处理液放置在一个可提供加热恒温的装置中，实现对铝合金的成膜；设备主要由直流电源、阳极材料、导线、被处理铝合金、恒温浴组成，不需设置高温加热设备。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：本发明铝合金化学转化膜电解沉积方法适用于铸铝、防锈铝等铝合金的化学转化膜的处理。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：本发明铝合金化学转化膜电解沉积方法阳极材料可以是铅板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200510068251 CN1858306A (zh) | 2005-05-08 | 2005-05-08 | 阴极电解沉积稀土转化膜工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200510068251 CN1858306A (zh) | 2005-05-08 | 2005-05-08 | 阴极电解沉积稀土转化膜工艺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1858306A true CN1858306A (zh) | 2006-11-08 |
Family
ID=37297262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 200510068251 Pending CN1858306A (zh) | 2005-05-08 | 2005-05-08 | 阴极电解沉积稀土转化膜工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1858306A (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101275265B (zh) * | 2007-12-29 | 2010-08-04 | 大连海事大学 | 一种在铝及其合金阳极氧化膜内沉积含铈化合物的方法 |
| CN101818373A (zh) * | 2010-04-27 | 2010-09-01 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 金属表面形成稀土膜的方法及其应用 |
| CN101376969B (zh) * | 2007-08-29 | 2010-10-06 | 比亚迪股份有限公司 | 锌或锌合金表面的钝化处理液和钝化处理方法 |
| CN102031548A (zh) * | 2010-12-15 | 2011-04-27 | 北京化工大学 | 铝合金电刷镀稀土转化膜工艺 |
| CN101684567B (zh) * | 2008-09-23 | 2012-05-23 | 复旦大学 | 一种电泳沉积稀土膜提高铝合金抗蚀性能的方法 |
| CN103436935A (zh) * | 2013-09-03 | 2013-12-11 | 天津大学 | 一种柠檬酸掺杂铈转化膜及其制备方法 |
| CN104372394A (zh) * | 2014-07-03 | 2015-02-25 | 西安工业大学 | 一种氧化物陶瓷层的制备方法 |
| CN107620105A (zh) * | 2017-10-24 | 2018-01-23 | 内蒙古科技大学 | 纳米尺度孔间距阳极氧化铝模板及其制备方法 |
-
2005
- 2005-05-08 CN CN 200510068251 patent/CN1858306A/zh active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101376969B (zh) * | 2007-08-29 | 2010-10-06 | 比亚迪股份有限公司 | 锌或锌合金表面的钝化处理液和钝化处理方法 |
| CN101275265B (zh) * | 2007-12-29 | 2010-08-04 | 大连海事大学 | 一种在铝及其合金阳极氧化膜内沉积含铈化合物的方法 |
| CN101684567B (zh) * | 2008-09-23 | 2012-05-23 | 复旦大学 | 一种电泳沉积稀土膜提高铝合金抗蚀性能的方法 |
| CN101818373A (zh) * | 2010-04-27 | 2010-09-01 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 金属表面形成稀土膜的方法及其应用 |
| CN102031548A (zh) * | 2010-12-15 | 2011-04-27 | 北京化工大学 | 铝合金电刷镀稀土转化膜工艺 |
| CN103436935A (zh) * | 2013-09-03 | 2013-12-11 | 天津大学 | 一种柠檬酸掺杂铈转化膜及其制备方法 |
| CN103436935B (zh) * | 2013-09-03 | 2016-03-02 | 天津大学 | 一种柠檬酸掺杂铈转化膜及其制备方法 |
| CN104372394A (zh) * | 2014-07-03 | 2015-02-25 | 西安工业大学 | 一种氧化物陶瓷层的制备方法 |
| CN107620105A (zh) * | 2017-10-24 | 2018-01-23 | 内蒙古科技大学 | 纳米尺度孔间距阳极氧化铝模板及其制备方法 |
| CN107620105B (zh) * | 2017-10-24 | 2019-04-09 | 内蒙古科技大学 | 纳米尺度孔间距阳极氧化铝模板及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wan et al. | The research on preparation of superhydrophobic surfaces of pure copper by hydrothermal method and its corrosion resistance | |
| CN1858306A (zh) | 阴极电解沉积稀土转化膜工艺 | |
| Wang et al. | Studies on the sealing processes of corrosion resistant coatings formed on 2024 aluminium alloy with tartaric-sulfuric anodizing | |
| CN101624718B (zh) | 一种对航空2系、7系铝合金表面的无铬化阳极氧化处理方法 | |
| Lin et al. | Study of cerium and lanthanum conversion coatings on AZ63 magnesium alloy surface | |
| Sobolev et al. | Kinetics and mechanism of corrosion of oxide coating fabricated on aluminum alloy by the plasma electrolytic oxidation in molten salt | |
| CN102234800A (zh) | 促进剂为氯盐的铝合金稀土钝化液及其使用方法 | |
| CN110042381B (zh) | 一种铝合金表面膜的制备方法 | |
| Kiyota et al. | Anticorrosion behavior of conversion coatings obtained from unbuffered cerium salts solutions on AA6061-T6 | |
| CN100564608C (zh) | 两步电化学制备铝基复合材料表面防护涂层的方法 | |
| CN100462483C (zh) | 铝基复合材料表面耐蚀涂层的制备方法 | |
| CN111593335A (zh) | 一种用于金属表面处理的改良锆基转化膜及其制备方法与应用 | |
| CN107855254A (zh) | 一种镁合金表面耐腐蚀有机复合涂层的制备方法 | |
| Wang et al. | Corrosion mechanism of 5083 aluminum alloy in seawater containing phosphate | |
| Luan et al. | Corrosion protection of magnesium (Mg) alloys using conversion and electrophoretic coatings | |
| Wang et al. | Corrosion behavior of a zirconium-titanium based phosphonic acid conversion coating on AA6061 aluminium alloy | |
| CN101792919A (zh) | 一种含缓蚀添加剂的阳极氧化处理液 | |
| Fang et al. | Study on the effect of acetate ions on the sealing treatment for anodic oxide film of 6063 aluminum alloy | |
| Danilov et al. | Electrodeposition of nanocrystalline chromium coatings from Cr (III)-based electrolyte using pulsed current | |
| CN1392295A (zh) | 镁及镁合金环保型阳极氧化电解液及其应用 | |
| CN115142055B (zh) | 一种疏水化学转化成膜液及铝合金表面处理方法 | |
| CN110129855A (zh) | 一种铝合金防腐的表面处理方法 | |
| RU2528285C1 (ru) | Способ антикоррозионной обработки сплавов алюминия | |
| DRUNKA et al. | Plasma electrolytic oxidation of AZ31 Mg alloy in bipolar pulse mode and influence of corrosion to surface morphology of obtained coatings | |
| CN101560658A (zh) | 轻金属及其复合材料表面形成稀土转化膜的前期预处理工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |