[发明专利]一种Al-Cu-Li合金表面层状双羟基金属氧化物薄膜的原位制备方法

说明书

本发明公开了一种Al‑Cu‑Li合金表面层状双羟基金属氧化物薄膜的原位制备方法，其包括如下步骤：a、预处理，将Al‑Cu‑Li合金表面经过打磨、碱蚀、酸洗工序得到预处理Al‑Cu‑Li合金；b、配制浓度为0.05~0.15M、pH为11.5~13.0的碳酸锂溶液；c、将步骤a得到的预处理Al‑Cu‑Li合金放入步骤b中的碳酸锂溶液中，在大气环境下、温度为25~70℃的条件下恒温加热10~60min，取出处理后的Al‑Cu‑Li合金用去离子水冲洗，干燥，在Al‑Cu‑Li合金表面原位生长得到层状双羟基金属氧化物薄膜。其能够在Al‑Cu‑Li合金表面原位制备出均匀致密的LDH薄膜，显著提升合金的耐蚀性能，反应条件温和，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于金属表面防护处理技术，具体涉及一种Al-Cu-Li合金表面层状双羟基金属氧化物薄膜的原位制备方法。

背景技术

第三代Al-Cu-Li合金具有密度低，比强度与比刚度高等优异的综合性能，在航空航天领域用以替代传统的2xxx和7xxx合金，以减轻飞行器的重量，提高其燃油效率。由于Li元素极活泼，合金中含Li相与非含Li相及Al基体之间的腐蚀电位差大，导致Al-Cu-Li合金容易发生局部腐蚀，因此Al-Cu-Li合金在使用之前通常需要经过一定的表面处理以提高其耐蚀性能。在航空领域中，通常采用的铝合金表面处理工艺为铬酸阳极氧化（CAA），但由于生产过程中涉及Cr⁶⁺而被很多国家禁止使用。硼酸-硫酸阳极氧化（BSA）和酒石酸-硫酸阳极氧化（TSA）是近年来发展起来的环保型阳极氧化工艺，但由于铝锂合金特殊的微观组织，导致所得的阳极氧化膜缺陷较多，耐蚀性能不佳。因此，迫切需要针对第三代铝锂合金开发低成本、高性能、绿色环保的新型表面处理工艺。

层状双羟基金属氧化物（Layer double hydroxide，LDH）或直接在金属表面原位生成、或作为氧化膜的封闭层、或作为有机漆膜的缓蚀剂，均能显著提高金属基体的耐蚀性能。LDH可以用通式[M²⁺_1-x M³⁺_x(OH)₂](A^n-)_x/n⋅ mH₂O表示，它是由带正电的主体层板和带负电的层间阴离子经有序堆积而成的化合物。与传统表面处理技术相比，LDH 薄膜除了物理阻隔腐蚀介质渗透以外，由于其结构及性质上的特点使其具备离子交换功能，一方面可吸收腐蚀性阴离子（如Cl^-）以降低腐蚀介质对合金的影响，另一方面可在 LDH中负载缓蚀剂或在膜层表面接枝超疏水以达到更为有效的防腐目的。虽然已有国内外学者在不同的铝合金表面采用不同的方法制备出了LDH膜，并取得了显著的耐蚀效果，但其中大部分LDH膜的制备工艺都存在制备时间长、温度高、工艺苛刻等问题而无法满足工业化生产的需求。此外，目前关于铝合金表面制备LDH的研究主要围绕2xxx、7xxx等传统铝合金，未见基于Al-Cu-Li合金的快速、原位制备LDH薄膜的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种Al-Cu-Li合金表面层状双羟基金属氧化物薄膜的原位制备方法，其能够在Al-Cu-Li合金表面原位制备出均匀致密的LDH薄膜，显著提升合金的耐蚀性能，反应条件温和，适合工业化生产。

本发明所述的一种Al-Cu-Li合金表面层状双羟基金属氧化物薄膜的原位制备方法，其包括如下步骤：

a、预处理，将Al-Cu-Li合金表面经过打磨、碱蚀、酸洗工序得到预处理Al-Cu-Li合金；

b、配制浓度为0.05~0.15M、pH为11.5~13.0的碳酸锂溶液；

c、将步骤a得到的预处理Al-Cu-Li合金放入步骤b中的碳酸锂溶液中，在大气环境下、温度为25~70℃的条件下恒温加热10~60min，取出处理后的Al-Cu-Li合金用去离子水冲洗，干燥，在Al-Cu-Li合金表面原位生长得到层状双羟基金属氧化物薄膜。