[发明专利]一种铝合金Ce-Cu复合转化膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铝合金表面工程技术领域，具体涉及一种铝合金Ce-Cu复合转化膜及其制备方法。

背景技术

化学氧化处理技术是铝合金腐蚀防护最常用的方法。

文献1（于兴文,李宁,周宇红等.金属表面稀土转化膜.材料导报,1998,12(4)：24-24）中提到80年代初澳大利亚航空研究实验室材料科学部的Hinton和Arnott把Ce³⁺作为7075铝合金在NaCl溶液中的缓蚀剂，使7075铝合金的腐蚀速率降低到原来的l/10。后来，Hinton等预先把铝合金浸在CeCl₃溶液中，形成一层稻草黄色的膜，该膜的耐蚀性比铝合金表面自然形成的氧化膜高出许多。80年代中期，Arnott又研究了用电化学手段来形成这种膜，并且进一步研究了其他离子如La³⁺、Na³⁺、Pr³⁺、Y³⁺等对铝合金的缓蚀作用，结果发现Ce³⁺最佳。80年代后期，美国南加利福尼亚大学材料科学系的Mansfeld对金属基复合材料Al/SiC、Al/Gr进行了CeCl₃溶液浸泡处理。90年代初，Mansfeld发明了Ce-Mo处理工艺，并于1990年申请了第一个专利。

文献2(李凌杰,李荻,张胜涛.稀土铈在铝合金氧化膜中沉积机制的研究.材料工程,2001,3:23-24,27)中指出铝合金在硫酸溶液中进行阳极氧化，然后再在含铈盐的溶液中进行恒电流阴极极化，应用椭圆偏振技术对上述两个过程进行现场追踪的结果表明，阴极极化可使氧化膜的组成发生改变，使铈沉积在氧化膜的表面上。改变阴极极化液的酸度，对氧化膜中铈的沉积量有所影响，酸度越大，沉积上去的铈会越少。

文献3（美国专利US5192374,1993）先将铝及铝合金在沸水中煮沸一段时间，在表面生成一层波美层，然后再移到稀土盐溶液中，过程分两步：一、将试样放在沸水中浸泡5min，使表面生成由氧化铝和氢氧化铝组成的波美层；二、将样品置于1wt%LiNO₃和1.0g/LCeCl₃的混合溶液(pH=4.0)中，在温度为100℃的条件下浸泡5min，取出烘干后得到稀土转化膜。该稀土转化膜的制备工艺处理需要高温且工艺复杂，而且稀土转化膜的耐腐蚀能力还没有达到铬酸盐膜的水平，工艺的成熟性远不够，所以亟需开发一种新体系的稀土转化膜。

稀土转化膜处理工艺因其无毒，环保，且转化处理后的溶液可以直接排放，对环境没有污染，被认为是最有希望的一种代替铬转化工艺。但目前铝合金的表面稀土转化膜处理技术仍需不断改进。

文献4（张军军,李文芳,杜军.室温下铝合金表面Ce-Mn转化膜的制备及性能.金属学报,2009,45(12):1466-1472）提出了以Ce(NO₃)₃和KMnO₄为主盐的稀土转化膜工艺制备得到Ce-Mn转化膜，但是该工艺的转化处理液的成膜效率低，耗费时间长，转化温度较高，难以满足工业化生产的需要；该工艺同时采用NaF作为成膜促进剂，加快Ce-Mn转化膜成膜速率，提高成膜效率，实现室温下快速成膜。

尽管对铝合金表面稀土转化膜已有初步的研究，但是截止目前，尚未发现有关铝合金Ce-Cu复合转化膜及其制备方法见诸报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种制备工艺简单、生产成本低廉、工艺参数易控、转化处理时间短、可重复性强的铝合金Ce-Cu复合转化膜；该铝合金Ce-Cu复合转化膜致密且与铝合金基体的结合牢固，使铝合金的腐蚀电位提高了200mV～250mV，腐蚀速率显著降低，具有优良的耐蚀防护性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种铝合金Ce-Cu复合转化膜，其特征在于，由Ce、Cu、Al和O四种元素组成，所述铝合金Ce-Cu复合转化膜中Ce的质量百分数为5%～48%，Cu的质量百分数为8%～20%，Al的质量百分数为20%～40%，O的质量百分数为15%～35%。

上述的一种铝合金Ce-Cu复合转化膜，其特征在于，所述铝合金Ce-Cu复合转化膜中Ce的质量百分数为20%～35%，Cu的质量百分数为10%～18%，Al的质量百分数为28%～35%，O的质量百分数为20%～27%。