[发明专利]一种金属铈基体的表面前处理方法

说明书

技术领域

本发明属于表面处理技术领域，具体涉及一种金属铈的表面前处理方法。

背景技术

众所周知，金属铈(Ce)作为最丰富的稀土元素，具有独特的物理和化学性质，在环境净化材料、环境降解材料、能源脱硝脱硫、汽车尾气净化、光催化、石油化工、可降解塑料等环境保护领域以及钢铁、有色金属及其合金、发火合金、永磁材料及储氢材料等工业领域中均具有广泛的应用。更为重要的是，作为镧系元素中化学性质最活跃的金属元素之一，铈的物理化学性质接近于放射性元素钚和铀，是核能领域重要的模拟研究材料之一。

但是，金属Ce极其活泼，在空气中易发生氧化，在潮湿环境下易发生腐蚀，即耐腐蚀性能差，严重限制了金属Ce的推广和应用。目前通常采用在金属铈基体表面制备镀层的方式来提高金属Ce的耐腐蚀性能。金属铈基体的表面前处理是获得良好镀层的关键因素之一。

金属铈表面的氧化膜结构复杂，目前通常采用的是在煤油中隔绝空气进行打磨的表面前处理方法，但是此方法只能初步去除表面的氧化膜，无法完全去除，即使去除也很容易在镀层生成前发生二次氧化，导致镀层与金属铈基体的结合力差，镀层易脱落，无法为金属铈基体提供良好的腐蚀防护作用。因此，如何获得清洁、无氧化膜的金属铈基体表面，进而在金属铈基体表面制备出具有良好结合力的镀层，已成为本领域研究热点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种金属铈基体的表面前处理方法。本发明所述的表面前处理方法是首先将金属铈基体进行打磨、超声清洗，然后浸入由二取代氯化咪唑和AlCl₃组成的活化液中进行阳极氧化处理，然后经漂洗、擦拭以获得表面清洁、无氧化层的金属铈基体。经该表面前处理方法处理过的金属铈基体与镀层之间具有良好的结合力，镀层不易脱落。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明所述金属铈基体的表面前处理方法，包括以下步骤：

(1)打磨

对金属铈基体进行打磨，超声清洗，吹干；

(2)阳极氧化处理

将经步骤(1)处理过的金属铈基体浸入活化液中进行阳极氧化处理，以经步骤(1)处理过的金属铈基体作为阳极，以Al作为阴极；所述活化液由二取代氯化咪唑和AlCl₃按照摩尔比为1∶1～4组成；所述活化液的温度为15～80℃，阳极氧化时间为10～30min，电流密度为20～40mA/cm²；阳极氧化处理结束后将金属铈基体在活化液中漂洗多次；最后擦拭至金属铈基体表面露出金属光泽。

本发明所述方法首先将金属铈基体进行打磨，以初步去除铈基体表面的氧化膜，然后进行超声清洗，吹干。接着浸入二取代氯化咪唑和AlCl₃组成的活化液中进行阳极氧化处理，所述活化液为离子液体，又称室温熔盐，在室温附近呈液态，具有良好的物理、化学稳定性和较大的极性可调性，蒸汽压低，不易挥发，电化学稳定性高，具有较高的电导率和较宽的电化学窗口，且无水、无氧，可以彻底去除铈基体表面的氧化膜，防止二次氧化，从而可在铈基体表面制备出结合力良好的镀层。所述阳极氧化处理过程中采用的是两电极体系，以金属铈为阳极(工作电极)，以金属Al为阴极(对电极)；其中工作电极上发生金属铈的溶解，对电极Al上发生Al的沉积。优选地，所述金属Al的纯度为99.9wt％。

阳极氧化处理结束后需将铈基片在活化液中漂洗4～7次，然后擦拭至铈基片露出金属光泽，以去除铈基体表面附着的一层暗灰色物质。优选地，所述采用脱脂棉擦拭至金属铈基体表面露出金属光泽。

在上述方法中，活化液的制备方法如下：将无水氯化铝少量多次加入到二取代氯化咪唑中，室温下形成二取代氯化咪唑-氯化铝型离子液体；所述二取代氯化咪唑和AlCl₃的摩尔比为1∶1～4。当二取代氯化咪唑-氯化铝型离子液体中二取代氯化咪唑和AlCl₃的摩尔比大于1∶1～4，AlCl₃在二取代氯化咪唑中不能完全溶解；当二取代氯化咪唑-氯化铝型离子液体中二取代氯化咪唑和AlCl₃的摩尔比小于1∶1～4，形成的镀液呈路易斯碱性，导致其中的Al无法析出。优选地，所述二取代氯化咪唑-氯化铝型离子液体中二取代氯化咪唑和AlCl₃的摩尔比为1∶1～2。最佳优选地，所述二取代氯化咪唑-氯化铝型离子液体中二取代氯化咪唑和AlCl₃的摩尔比为1∶2。