稀土转化膜钼酸盐后处理工艺研究

开发出一种耐蚀性优良的铝合金表面富铈稀土转化膜化学成膜工艺,研究了通过钼酸盐溶液处理进一步提高转化膜耐蚀性能的后处理工艺,具体工艺参数为:10g/L钼酸钠,温度50℃,时间30 min;通过电化学测试、中性盐雾试验和EDS能谱分析对转化工艺及后处理工艺进行了表征.结果表明,该工艺能够有效地提高转化膜的耐蚀性能,转化膜耐中性盐雾试验时间可达到500h.这可能是由铈盐在水溶液中的"自封闭"特征和钼酸盐的缓蚀性共同作用所致.     

LY12铝合金铈化学转化膜的结构及耐蚀性研究

应用电化学方法及腐蚀试验研究了LY12铝合金表面常温稀土化学转化膜。结果表明，铝合金的稀土化学转化膜具有成膜温度低、速度较快、膜的耐蚀性能好等优点。电位－时间曲线表面，成膜动力学包括铝合金的溶解及随后的成膜两个过程。SEM表明，铝合金稀土化学转化膜的形态为片状，EDAX能谱表明转化膜主要由Ce,O,Al及少量的促进剂离子组成。腐蚀试验表明，未经处理的铝合金在3．5%NaCl溶液中经过21天浸泡后，表面出现了严重的点蚀，而经稀土处理的铝合金经过相同时间的浸泡后，表面只发生了轻微的均匀腐蚀，而未发生点蚀，浸泡后稀土处理的铝合金的失重较空白试样的下降了近1倍，铝合金的耐蚀性能大大提高。     

铝合金表面铈基转化膜研究进展

铝合金具有成本低、强度质量比高、可加工性能良好等优点,被广泛应用于航空、交通、建筑等领域.但铝合金表面易发生小孔腐蚀和晶间腐蚀,需要进行防腐处理才能满足应用要求.稀土元素铈因具有特有的电子层结构和物理化学特性,是制备铝合金稀土转化膜最具优越性的元素,以此为防腐基材开发的稀土转化膜技术被认为是最有可能替代铬酸盐钝化的技术.目前所报道的铈基转化膜工艺有化学浸泡法、溶胶-凝胶法、电化学法、磁控溅射法等.其中,化学浸泡法制备过程简单,但铈离子的转化和沉积速率较难控制一致,膜层微米级裂纹较多;溶胶-凝胶法制备的膜层与基体结合强度高,耐蚀性好,但需要大量铈盐,且产生较多废酸、碱液,成本高,环境污染大;电化学法在低温下实现性能可控的铈基转化膜,成本低,但成膜有大量晶间裂纹,结构疏松,成膜质量差;磁控溅射法制备的涂层均匀,成分可控,但靶材的利用率低,难以实现强磁性材料的低温高速溅射.总体来看,目前所报道的铈基转化膜工艺存在溶液体系稳定性差,所制备的转化膜层不稳定、容易开裂,以及制备成本较高的问题,难以满足工业化应用的要求.铈基转化膜成膜机理被普遍认为是阴极成膜理论,即铝合金表面形成了氧化还原微电池.溶液中的溶解氧以及加入的H2 O2可作为羟基的供体,通过改变溶液局部pH值、物质、电子和电荷浓度来影响稀土元素的氧化反应和在基体表面的沉积.铈基转化膜的耐蚀机理是阴极抑制机理,即在铝合金表面形成的铈基转化膜阻止了氧的传输和电子的转移和传递,从而阻止了阴极微区上的还原反应,防止了铝合金表面的腐蚀溶解.但该机制只强调了阴极抑制,而忽略了也可能发生的阳极抑制.同时,由于涉及到电化学动力学抑制,因此铈基转化膜有"自愈能力".本文综述了国内外铝合金铈基转化膜制备工艺的研究进展,指出了各工艺的优点和缺点,阐述了铈基转化膜主流成膜和耐蚀理论的研究,并对制备工艺的改进方向及未来理论的研究方向进行了展望.     

硬脂酸改性镁合金铈钒转化膜的制备与性能

采用硬脂酸对镁合金铈钒转化膜进行改性处理。利用扫描电镜、接触角测试仪、X射线能谱仪和红外光谱仪对改性膜层的微观结构、表面润湿性能以及化学组成进行分析,并通过防黏附和电化学实验研究膜层的自清洁行为以及耐腐蚀性能。结果表明:硬脂酸对铈钒转化膜的改性处理,不仅对转化膜的裂纹起到修补作用,并且通过接枝硬脂酸的疏水长链使改性膜层表面转化为超疏水性。8h常温浸泡后得到的改性膜层,表面接触角达154.6°,并表现出良好的自清洁性;耐腐蚀能力与原铈钒转化膜相比,膜层电阻R_(coat)提高25倍,自腐蚀电流密度i_(corr)降低2个数量级,其耐蚀性能得到显著提升。     

室温下6063铝合金着色钛锆转化膜的制备及性能

在6063铝合金表面形成了着色钛锆转化膜.用SEM/EDX分析了转化膜的表面形貌及成分,采用电化学工作站和点滴实验研究了转化膜的耐蚀性能,并对着色钛锆转化膜的成膜机理及耐蚀机理进行了分析.结果表明,添加锰盐和有机酸,可生成蜂窝状的着色转化膜,膜层更致密;转化膜的腐蚀电位更低,且腐蚀电流密度明显降低,说明钛锆钝化液中添加锰盐和有机酸,可以更好地抑制铝合金的阴极反应,从而更有效地提高铝合金的耐蚀性能.     

铝合金表面铈锰化学转化

以硝酸铈和高锰酸钾为主盐,在6063铝合金表面制备了Ce-Mn化学转化膜。研究了室温下成膜时间、转化液pH值、硝酸铈和高锰酸钾浓度对Ce—Mn转化膜电化学性能的影响,获得了最佳成膜工艺：7g／LCe（NO3）3,2g／LKMnO4,时间9min,pH值2．3。采用极化曲线考察了所得转化膜的耐蚀性,并通过扫描电镜和能谱仪分析了膜的表面微观形貌和组成。结果表明：Ce．Mn转化膜比6063铝合金具有更低的腐蚀电流密度和更大的极化电阻,表现出良好的耐腐蚀性能;Ce-Mn转化膜主要成分是铝、镁、铈、锰和氧。     

铝合金氧化膜上沉积铈的椭圆法研究

用现场椭圆法和电化学方法研究了LD10铝合金铈电化学转化膜的成膜过程，并通过EDAX方法对膜表面成分进行了分析，结果表明：通过阴极极化步骤，可使铈在氧化膜表面发生沉积；阴极极化液的PH值，会影响氧化膜上铈的沉积量，PH值越高，沉积上去的铈越多，根据实验结果，提出了铈在氧化膜上沉积的可能机理。     

6061铝合金表面γ-APS协同稀土镧盐复合膜的性能

单一硅烷转化膜对金属基体的保护不足,稀土处理可对硅烷转化膜进行改性。以硅烷γ-APS协同稀土镧盐处理6061铝合金板材,在硅烷基础溶液中添加不同含量的稀土硝酸镧对6061铝合金进行转化处理,采用电化学方法和硫酸铜点滴方法,研究了硝酸镧含量对铝合金基体表面γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-602)硅烷膜耐蚀性能的影响,通过划格法和模拟大气腐蚀研究复合膜、硅烷膜试样、镧盐钝化膜试样与有机涂层间的结合力。结果表明:在KH-602硅烷基础溶液中添加15 g/L硝酸镧时硅烷镧盐复合膜的耐蚀性和结合力最好;复合膜主要由S,O,Si,Al,La元素组成,其中La元素含量明显高于单一稀土转化膜;与硅烷膜、镧盐转化膜相比,复合膜表现出很好的耐蚀性。     

6061铝合金钛锆铈化学转化成膜过程及膜层的耐蚀性能

为进一步改善6061铝合金表面无铬化学转化膜的综合性能,以H2TiF6和H2ZrF6为主成膜剂,铈盐、偏磷酸盐等辅助成膜剂,制备了具有较高耐蚀性能的Ti-Zr-Ce化学转化膜。通过扫描电镜及能谱仪分析转化膜表面形貌及元素构成,并采用电子探针显微分析仪观察不同成膜阶段的铝合金微区结构的变化规律,研究了6061铝合金表面Ti-Zr-Ce化学转化成膜过程及膜层耐蚀性能。结果表明:膜层主要含有Al、O、Ti、P元素,还含有少量F、Zr元素,推测主要成分为TiO2,ZrO2,Al2O3及少量磷化物;极化曲线和交流阻抗测试表明Ti-Zr-Ce化学转化膜具有较好的耐蚀性能,反应时间为150s时制备的Ti-Zr-Ce转化膜试样的腐蚀电位为-0.577V,腐蚀电流密度较低,为0.115μA/cm^2.     

碳钢表面铈盐钝化膜和铈盐-硅烷复合钝化膜的耐蚀性能

碳钢常规铈盐钝化膜的耐蚀性不够理想。以硝酸铈和过氧化氢配制钝化液,通过化学浸泡处理,在Q235碳钢表面制备铈盐钝化膜;通过KH-560硅烷偶联剂对铈盐钝化件进行二次封孔处理,制备了铈盐-硅烷复合钝化膜;对2种钝化膜试样进行了NSS,EIS,SEM和EDS测试。试验结果显示,铈盐钝化膜明显提高了基材的耐蚀性能,但是钝化膜表面存在一些微孔和裂缝,对其耐蚀性能造成不利影响;而硅烷膜能够完整覆盖和填充铈盐钝化膜表面的缝隙和微孔,改善了铈盐钝化膜的耐蚀性能。     

AA6063铝合金着色Zr无铬转化膜及其电化学性能

以锆盐为主要原料,实现常温下对AA6063铝合金的无铬化学转化处理。采用SEM,XRD及电化学测试研究了转化膜的性能。结果表明:锆膜生长是以针状小单元结构组织成圆形较大的单元,再发展为均匀的黑灰色转化膜;锆膜厚约8.79μm,主要由KZrF_3(OH)_2·H_2O及KZrF_3O·2H_2O组成;锆膜耐腐蚀性能比铝合金提高了数百倍,与铬酸盐转化膜相当;锆膜的耐腐蚀性能与后处理工艺有一定关系,膜层结构等效电路为R_1+C_2/R_2+M_3。     

Deposition and corrosion behavior of silicate conversion coatings on aluminum alloy 2024

Potassium silicate was deposited on AA2024 aluminum alloy as environmentally friendly conversion coatings and its corrosion behavior were examined by means of electrochemical impedance spectroscopy, potentiodynamic polarization and surfaces techniques. Potentiodynamic polarization curves show significant decrease in corrosion current density of silicate coated aluminum in NaCl solution. The corrosion resistance was increased with increasing silicate concentration of coating baths. The results indicated that the coating applied from 3 molar silicate baths is more uniform and continuous. The X‐ray diffraction (XRD) and energy discharge spectroscopy (EDS) spectra confirm the existence of silicate film on the AA2024 surface. The coating performance was evaluated in acidic and basic NaCl solution and the results show the stability of silicate conversion coating in these solutions.     

Corrosion inhibition of AA6063 alloy by vanadates in alkaline media

Vanadium aqueous compounds are considered as promising environmentally friendly inhibitors for heterogeneous aluminium alloys. In this study, mechanism of corrosion inhibition of AA6063 in alkaline media by vanadate inhibitors is presented. A combination of weight loss and open circuit potential measurements, potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy was used to compare corrosion behavior of AA6063 alloy in aerated pH 10 0.05 M sodium chloride solutions in the absence and presence of 0.003 mol/l sodium orthovanadate. Tetrahedrally coordinated mono‐ and polyvanadates, that are main forms in such solutions, cause a decrease in corrosion current density and significantly increase amplitude of impedance spectra and impedance modulus |Z| values due to mixed cathodic‐anodic inhibition effect mainly associated with the formation of adherent surface film on cathodic and anodic intermetallic particles of alloy.     

镀锌层无铬钝化工艺的研究

研究了用于锌镀层彩色钝化的无铬钝化液最佳配方及工艺.以钼酸盐为主要原料,通过加入协同缓蚀剂,控制工艺条件可得到呈亮丽彩虹色的钝化膜,并开发了一种封闭处理工艺以提高膜层的耐蚀性.通过电化学测试手段比较了铬酸盐钝化膜、钼酸盐钝化膜及镀锌层的耐蚀性能.     

单宁酸对镁合金锆酸盐转化膜耐蚀性能的影响

在钒锆体系基础上添加单宁酸可提高AZ91D镁合金表面锆酸盐转化膜的耐蚀性能,目前研究较少。采用单因素试验的方法,研究单宁酸浓度对转化膜的影响;通过盐雾试验、电化学测试来检测膜层的耐蚀性能;利用扫描电镜(SEM)以及能谱(EDS)分析转化膜的微观形貌和成分变化。结果表明:单宁酸的浓度在0.3~0.5 g/L之间时,膜层晶粒较为细致,膜层均匀,阻抗值弧明显大于其他浓度时的阻抗弧,腐蚀电流密度达2.256×10-5A/cm~2,耐盐雾时间达600 min;在锆酸盐里添加单宁酸后形成的转化膜可以提高AZ91D镁合金表面的耐蚀性能。     

铜表面电化学制备黑陶质感转化膜的研究

对铜在无硒电化学发黑液中的行为进行了研究.首先通过试验选择NaOH-H3BO3作为缓冲溶液体系,研究了铜在含0.1 mol/L Na2S的缓冲溶液中的循环伏安行为.根据循环伏安曲线上氧化峰的位置,确定铜电化学发黑的适宜电势.然后在不同电势下通过恒电势氧化或循环氧化-还原等方法制备了发黑膜.采用目视和电化学阻抗谱测量等方法,对发黑膜的色度、均一性、致密性和腐蚀防护性能进行了比较.结果表明,循环氧化-还原不能形成性能优良的发黑膜.在-0.8 V和-0.6 V (vs SCE)下形成的发黑膜颜色不均匀,色泽不佳,而在-0.05 V(vs SCE)条件下进行恒电势氧化则可在铜金属表面形成均匀致密、具有黑陶质感的发黑膜.     

铈单盐浓度对AZ91镁合金表面稀土转化膜的影响

镁合金表面稀土转化膜应用前景广阔,但文献报道的稀土单盐浓度相差较大,为获得最佳单盐浓度,在不同钵盐浓度条件下在AZ91镁合金表面制备稀土转化膜,用扫描电镜、X射线衍射仪、浸泡腐蚀试验和电化学分析等手段和方法研究了转化膜的形貌、成分、结构和性能。结果表明:富钵稀土转化膜主要是由CeO2、CeMg以及少量的Ce5Mg41共同构成;在成膜温度40℃、成膜时间20min的条件下,制备镁合金稀土转化膜的最佳Ce(NO3)3浓度为0.02mol/L。     

6063铝合金Zr-Ni黑色化学转化膜的制备及表征

以K2ZrF6为主要成膜原料,Ni2SO4·6H2O为着色剂,实现在常温下对6063铝合金的无铬化学转化处理,处理液无需另外添加氧化剂而性能稳定,数分钟内快速成膜。通过添加Ni元素使转化膜由灰色变为黑色,解决了锆转化膜的着色问题。通过SEM观测、XRD分析及电化学测试,发现Zr-Ni转化膜宏观上均匀,表面微观形貌呈短屑状结构;转化膜由ZrO0.44F3.12、AlNi、Zr(F,O)3.6、NiZrF6、KAlF4、Al及AlF3组成;该转化膜具有良好的耐腐蚀性能,膜层结构电路为C1/R1/(L2+R2)/(L3+R3)。     

6063铝合金铈锰转化膜前处理工艺研究

采用光学显微镜分析6063轧制铝合金经8种前处理工艺处理后对表面形貌和转化成膜效果的影响;选择了其中四种具有代表性的转化膜,在3.5%NaCl溶液中的进行极化曲线和交流阻抗研究.较佳前处理工艺为,水磨砂纸逐级打磨至1000#(在强碱性溶液(100 g/L NaOH+40g/LNa3PO4+15g/L Na2SiO3)中60℃,超声去油处理2分钟(混合酸溶液(20%HNO3+10%H3PO4+5%HF)浸泡1分钟(10 g/LNaOH溶液中浸渍30秒,每步间用蒸馏水清洗三次.采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)分析了4种前处理工艺对成膜前后表面的形貌和成分影响,表明铝合金经前处理后表面洁净,阴极点适当暴露却均匀分布,生成的Ce-Mn转化膜完整,耐腐蚀能力强.