專利名稱：一種鋁合金表面電泳沉積稀土鑭氧化物薄膜的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于鋁合金表面改性技術領域，具體涉及一種鋁合金表面電泳沉積稀土鑭氧化物 薄膜的方法。
背景技術：
鋁合金由于機械強度高、密度小，在航天航空、汽車、建筑、生活用品等領域得到廣泛 應用。然而鋁合金存在一定的局部腐蝕敏感性，因此通過表面改性方法改善其耐腐蝕性能， 將成為提升鋁合金綜合性能的關鍵。
長期以來，鉻酸鹽處理工藝一直用于鋁合金以滿足高耐蝕性要求，然而鉻酸鹽由于含有 毒性的Cr"，造成環(huán)境污染，目前很多國家已將鉻酸鹽列為最有害的化合物之一,鉻酸鹽的使 用受到了嚴格限制。近年來，人們?yōu)榱藢で笕〈t酸鹽工藝進行了大量的研究，并取得了突 破性進展[D. R. C. Arnott, Corros. Sci., 1989, 45(1) :12]。在鋁合金表面鍍一層耐腐蝕 且對環(huán)境無毒害的稀土膜，成為了現(xiàn)在研究的重點[A.E. Hughes, Surf. Interface Anal., 1995， 23:540)]。研究表明，在鋁合金表面沉積稀土氧化物薄膜能夠有效地提高鋁合金的抗 腐蝕性能[A. Pardo， A卯l. Surf. Sci. ， 2007， 253:3334]。目前，在鋁合金表面生成一層 稀土薄膜的方法主要有以下幾種
第一，稀土溶液長時間浸泡處理工藝[B. R. W. Hinton， Materials Forum, 1986， 9(3) :162];
第二，鈰-鉬處理工藝[F. Mansfeld， Proc. Electrochem. Soc., 1997, 95-16:169];
第三，含氧化劑或成膜促進劑工藝[Miller Robert N， US patent: US5419790, 1995];
第四，熔鹽浸泡法[F. Mansfeld, Thin Solid Films, 1995， 270(1-2) :417]。
然而其各種現(xiàn)有方法都有其局限性，比如稀土溶液長時間浸泡處理工藝，所需時間太長， 形成的轉化層較薄，不利于實際應用，而且溶液配方復雜；鈰-鉬處理工藝處理溫度相對較高， 需把處理液維持在沸騰狀態(tài)，不利于實際生產應用；含氧化劑或成膜促進劑工藝處理液配方 還有待完善，工藝穩(wěn)定性需要加強；熔鹽浸泡法處理溫度相對較高，在實際生產中也不實用。 因此尋求一種工藝簡單、經濟實用，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(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提出一種電泳沉積稀土鑭氧化物薄膜提高鋁合金抗蝕性能的方法。 本發(fā)明提出的電泳沉積稀土 La氧化物薄膜提高鋁合金抗蝕性能的方法，其具休步驟如
下
(1) 電泳沉積，將鋁合金樣品進行機械拋光后清潔表面、去除油污，然后在25'C土5'C, 0.05-0.20mol/L的La(N03)3乙醇溶液中，以石墨電極作為陽極，外加4-16V的電位在鋁合金 樣品上電泳沉積30s-120s得到均勻的稀土薄膜；
(2) 煅燒，將前述步驟得到的覆蓋有稀土薄膜的鋁合金樣品放置于定碳爐爐管中，通入 高純氮氣(99.999%) 20分鐘以上除去氧氣后，開始加熱，并且在250-300'C時，保持25-50 分鐘，讓樣品隨爐冷卻，整個煅燒過程中持續(xù)同入高純氮氣，最后在鋁合金表面得到致密的 稀土鑭氧化物薄膜。
本發(fā)明工藝簡單、沉積時間短、穩(wěn)定性高、經濟且無污染，經此技術處理后的鋁合金表 面可以得到一層均勻的鑭(La)氧化膜。


圖1為處理前樣品的典型表面SEM圖。其中圖1(a)AA5083，圖1(b)AA6061。 圖2為處理后樣品的典型表面SEM圖。其中圖2(a)AA5083，圖2(b) AA6061。 圖3為處理后樣品的典型表面EDS能譜圖。其中圖3(a)AA5083，圖3(b) AA6061。 圖4為處理前后樣品的典型極化曲線。其中圖4(a)AA5083，圖4(b)AA6061。
具體實施例方式
實施例1采用最優(yōu)化工藝參數(shù)對AA5083和AA6061進行表面電泳沉積La氧化膜處理 對AA5083和AA6061鋁合金均按發(fā)明內容所述步驟進行處理，選取La(N03)3乙醇溶液 濃度0.1mol/L，外加電位12V，沉積時間40s，形成稀土薄膜。然后，在通氮氣的氣氛下，溫 度控制為28(TC,烘烤30分鐘形成La氧化膜。形成的稀土膜表面平整，結構致密，抗腐蝕 性能好。在拋光的AA5083鋁合金和AA6061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(yōu)先腐蝕的位置。
附圖1和圖2是在SEM加速電壓20kV，放大500倍條件下，經過上述處理前后的AA5083 和AA6061鋁合金樣品的典型表面形貌圖。從中可以看到，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，附圖3為經過上述處理的AA5083和AA6061鋁合金樣品典型表面能譜圖。
附圖4為經過表面電泳沉積稀土鑭氧化物薄膜處理和未經過處理的AA5083和AA6061 鋁合金樣品的典型極化曲線圖，從中可以看出，該處理方法提高了 AA5083和AA6061鋁合 金的自腐蝕電位Ec。rr和點腐蝕破裂電位Eb (對AA5083， Eb從-0.578V提高到-0.465V;對 AA6061， Eb從-0.55V提高到-0.494V)，降低了鈍化電流，提高了兩種鋁合金的抗腐蝕性能。
實施例2采用其他工藝參數(shù)對AA5083和AA6061進行表面電泳沉積La氧化膜處理 對AA5083和AA6061鋁合金均按發(fā)明內容所述步驟進行處理，選取La(N03)3乙醇溶液
濃度0.1mol/L，外加電位6V，沉積時間120s，形成稀土薄膜。然后，在通氮氣的氣氛下，溫
度控制為28(TC，烘烤30分鐘形成La氧化膜。
權利要求
1. 一種電泳沉積稀土鑭氧化物薄膜提高鋁合金抗蝕性能的方法，其特征為具體步驟如下(1)電泳沉積，將鋁合金樣品進行機械拋光后清潔表面、去除油污，然后在25℃±5℃，0.05-0.20mol/L的La(NO3)3乙醇溶液中，以石墨電極作為陽極，外加4-16V的電位在鋁合金樣品上電泳沉積30～120秒得到均勻的稀土薄膜；(2)煅燒，將前述步驟得到的覆蓋有稀土薄膜的鋁合金樣品放置于定碳爐爐管中，通入高純氮氣除去氧氣后，開始加熱，并且在250-300℃時，保持25-50分鐘，讓樣品隨爐冷卻，整個煅燒過程中持續(xù)同入高純氮氣，最后在鋁合金表面得到致密的稀土鑭氧化物薄膜。
2. 根據(jù)權利要求1所述的電泳沉積稀土鑭氧化物薄膜提高鋁合金抗蝕性能的方法，其特征 為La(N03)3乙醇溶液的濃度為0.1mol/L。
3. 根據(jù)權利要求1所述的電泳沉積稀土鑭氧化物薄膜提高鋁合金抗蝕性能的方法，其特征 為外加電壓為12V。
4. 根據(jù)權利要求1所述的電泳沉積稀土鑭氧化物薄膜提高鋁合金抗蝕性能的方法，其特 征為電泳沉積的時間為40秒。
5. 根據(jù)權利要求1所述的電泳沉積稀土鑭氧化物薄膜提高鋁合金抗蝕性能的方法，其特 征為煅燒溫度在28(TC保持30分鐘。
全文摘要
本發(fā)明屬于鋁合金表面改性技術領域，具體涉及一種鋁合金表面電泳沉積稀土鑭氧化物薄膜的方法。其特點是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。本發(fā)明工藝簡單、沉積時間短、穩(wěn)定性高、經濟且無污染，經此技術處理后的鋁合金表面得到的均勻的鑭氧化膜能有效提高鋁合金的抗腐蝕性能，具有重要的應用及研究價值。
文檔編號C25D13/02GK101451263SQ200810204419
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月11日 優(yōu)先權日2008年12月11日
發(fā)明者孫道明, 勁 李, 浩 王, 蔣益明, 澄 鐘, 項秋偉 申請人:復旦大學