專利名稱：一種電泳沉積稀土膜提高鋁合金抗蝕性能的方法
技術領域：
本發明屬鋁合金表面改性技術領域，涉及提高鋁合金抗蝕性能的方法。具體涉及一種電泳沉積稀土膜提高鋁合金抗蝕性能的方法。
背景技術：
高強質比的鋁合金廣泛應用與航天、航空、汽車、自行車等工業領域。然而鋁合金的局部腐蝕(如點蝕——pitting corrosion,線狀腐蝕——filiformcorrosion等) 一直以來是制約其應用的一個重要原因。鋁合金等類表面易鈍化金屬或合金中局部腐蝕最常見的形式之一，往往發生在侵蝕性陰離子和氧化劑共存的環境下。該類腐蝕因為隱蔽性極強、破壞性極大，而被廣泛重視和深入研究。就鋁合金而言，目前，本領域的研究重點之一就是獲得一個腐蝕阻擋層，提高其表面抗腐蝕性能。
鋁合金表面以鉻酸和鉻酸鹽等六價鉻化合物處理是提高其表面耐腐蝕性能的主要手段。由于六價鉻具有很強的毒性，目前很多國家已將鉻酸鹽列為最有害的化合物之一,絡酸鹽的使用受到了嚴格限制。研究表明，在鋁合金表面沉積稀土氧化物膜能夠有效地提高鋁合金的抗腐蝕性能[F. Mansfeld, Y. Wang, Br.Corros. J. ， London, 29， (1994) 194.]。而且稀土 Ce離子在鋁合金表面富Cu金屬間相(比如S相)附近形成保護薄層[A. Kolics， A. S. Besing, et al, J.Electrochem. Soc., 150， (2003)B512]。而且含稀土的鋁合金表面的弱相有自愈功能，進一步改善合金的耐腐蝕性能。
現有技術公開了以下幾種主要的在鋁合金表面的生成一層稀土薄膜的方法
一) 、常溫鹽浴表面稀土轉化膜法[A. J. Aldykewicz, H. S. Isaacs, and A.J. Davenport, J. Electrochem. Soc., 142， (1995) 3342.]
二) 、熱活化鹽浴表面稀土轉化膜法[M. Bethencourt , F.J. Botana， et al，Corros. Sci，， 50. (2008)1376]
三) 、水溶膠Ce鹽電泳沉積稀土[V. POULAIN， J. P. PETITJEAN, et al.,Electrochim. Acta, 41, (1996) 1223]
然而上述各種方法都有其局限性，比如稀土鹽浴沉積技術，操作時間太長，工藝周期太長不利于實際應用，而且溶液配方復雜；高溫稀土鹽浴沉積技術則是需要相對高的溫度，也不利于工藝的開展；水溶液膠體電泳沉積技術需要的電位太高，高于36V安全電壓，而且沉積效率也較低，也不利于工程實際應用。因此尋求一種工藝簡單、經濟實用、應用廣泛且無污染的表面處理技術是一個非常有價值的研究方向。
發明內容
本發明的目的在于提供一種提高鋁合金抗蝕性能的方法。具體涉及一種電泳沉積稀土膜提高鋁合金抗蝕性能的方法。
本方法對鋁合金進行電泳沉積稀土表面處理，經此技術處理后的鋁合金表面可以得到一層均勻的Ce氧化膜，提高鋁合金的抗蝕性能。該方法過程簡單、經濟且無污染。
本發明方法的特征是先將稀土離子在有機溶劑中絡合，采用電泳的方法在金屬表面沉積稀土有機絡合物薄膜；然后在28(TC左右烘烤在鋁合金表面形成均勻、平整的稀土氧化物薄膜。
所述的稀土原料采用六水硝酸亞鈰(Ce(N03)3*6H20)，溶解于乙醇中制備電泳溶液。.
本發明提出的電泳沉積稀土表面處理方法包括下述步驟
1、 采用電泳的方法在鋁合金試件上附著一層稀土有機絡合物薄膜-將鋁合金工件進行機械拋光后清潔表面、去除油污；然后在25'C， 0.1mol/L
的Ce(N03)3乙醇溶液中，以石墨電極作為陽極，外加電位6-16V的條件下在試樣上電泳沉積得到均勻的稀土有機絡合物薄膜；
2、 采用烘烤的方法得到稀土氧化物薄膜
將步驟1得到的樣品放置于定碳爐爐管中，通入高純氮氣(99.999%) 30分鐘以除氧后，開始加熱，并且在250-30(TC時，保持25-50分鐘后，使樣品隨爐冷卻，在鋁合金表面得到致密的稀土氧化物薄膜。
本發明對AA5083 AA6061鋁合金樣品進行了處理，在SEM加速電壓20kV，
4放大500倍條件下，經過上述處理所得的AA5083 AA6061鋁合金樣品的表面形貌圖顯示，用上述方法能在多種鋁合金表面得到均勻致密的稀土氧化物薄膜，達到提高鋁合金的抗蝕性能的目的。
圖l為處理前樣品的表面SEM圖，其中圖1(a)AA5083，圖1(b)AA6061。圖2為處理后樣品的表面SEM圖，其中圖1(a)AA5083,圖l(b) AA6061。圖3為處理前樣品的表面EDS能譜圖，其中圖1(a)AA5083，圖1(b)AA6061。
具體實施例方式
實施例1對AA5083鋁合金進行表面電泳沉積Ce氧化膜處理對AA5083鋁合金按本發明方法所述步驟進行處理，形成稀土絡合物薄膜將AA5083鋁合金工件進行機械拋光后清潔表面、去除油污；然后在25'C，O.lmol/L的Ce(N03)3乙醇溶液中，以石墨電極作為陽極，力卩12V的電壓的條件下在試樣上電泳沉積120S,得到均勻的稀土有機絡合物薄膜，
所述的稀土原料采用六水硝酸亞鈰(Ce(N03)3*6H20),溶解于乙醇中制備電泳溶液；
采用烘烤的方法得到稀土氧化物薄膜-
將步驟l得到的樣品放置于定碳爐爐管中，通入高純氮氣(99.999%) 30分鐘以除氧后，開始加熱，28(TC烘烤30min分鐘后，使樣品隨爐冷卻，在鋁合金表面得到致密的稀土氧化物薄膜(Ce氧化膜)。在拋光的AA5083鋁合金表面能觀察到大量的金屬間化合物相，而這些相常是優先腐蝕的位置。本方法制得的稀土薄膜能有效提高鋁合金的抗腐蝕性能。
實施例2對AA6061鋁合金進行表面電泳沉積Ce氧化膜處理對AA6061鋁合金按本發明方法所述步驟進行處理，形成稀土絡合物薄膜將AA6061鋁合金工件進行機械拋光后清潔表面、去除油污；然后在25'C,O.lmol/L的Ce(N03)3乙醇溶液中，以石墨電極作為陽極，力n 12V的電壓的條件下在試樣上電泳沉積120S，在所述的鋁合金試件上形成均勻的稀土有機絡合物
5薄膜，
所述的稀土原料采用六水硝酸亞鈰(Ce(N03)3*6H20)，溶解于乙醇中制備電泳溶液；
將步驟l得到的樣品放置于定碳爐爐管中，通入高純氮氣(99.999%) 30分鐘以除氧后，開始加熱，28(TC烘烤30min分鐘后，使樣品隨爐冷卻，在鋁合金表面得到致密的稀土氧化物薄膜(Ce氧化膜)。在拋光的AA5083鋁合金表面能觀察到大量的金屬間化合物相，而這些相常是優先腐蝕的位置。本方法制得的稀土薄膜能有效提高鋁合金的抗腐蝕性能。
權利要求
1、一種電泳沉積稀土膜提高鋁合金抗蝕性能的方法，其特征是將稀土離子在有機溶劑中絡合，采用電泳方法在金屬表面沉積稀土有機絡合物薄膜后，250-300℃烘烤，在鋁合金表面形成均勻、平整的稀土氧化物薄膜。
2、 根據權利要求1所述的方法，其特征是所述的稀土原料采用六水硝酸亞鈰(Ce(N03)3*6H20)，溶解于乙醇中制備電泳溶液。.
3、 根據權利要求1所述的方法，其特征是包括下述步驟1) 采用電泳的方法在鋁合金試件上附著一層稀土有機絡合物薄膜將鋁合金工件機械拋光后清潔表面、去除油污；然后在25°C， 0.1mol/L的Ce(N03)3乙醇溶液中，以石墨電極作為陽極，外加電位6-16V的條件下在試樣上電泳沉積得到均勻的稀土有機絡合物薄膜；2) 采用烘烤的方法得到稀土氧化物薄膜將步驟1得到的樣品放置于定碳爐爐管中，通入高純氮氣30分鐘除氧后，加熱250-30(TC， 25-50分鐘后，使樣品隨爐冷卻，在鋁合金表面得到致密的稀土氧化物薄膜。
4、 根據權利要求3所述的方法，其特征是所述步驟2的高純氮氣為99.999%。
5、 根據權利要求1所述的方法，其特征是所述的烘烤溫度是28(TC。
全文摘要
本發明屬鋁合金表面改性技術領域，涉及提高鋁合金抗蝕性能的方法。具體涉及一種電泳沉積稀土膜提高鋁合金抗蝕性能的方法。本發明方法利用稀土離子有機物絡合電泳的方法在鋁合金表面沉積稀土薄膜，再經過烘烤在鋁合金表面得到均勻的稀土氧化物薄膜。對鋁合金樣品處理后，在拋光的鋁合金表面能觀察到大量的金屬間化合物相，而這些相常是優先腐蝕的位置。本方法制得的稀土薄膜能有效提高鋁合金的抗腐蝕性能，具有重要的應用研究價值。
文檔編號C25D13/02GK101684567SQ20081020034
公開日2010年3月31日 申請日期2008年9月23日 優先權日2008年9月23日
發明者孫道明, 勁 李, 浩 王, 蔣益明, 澄 鐘, 項秋偉 申請人:復旦大學