專利名稱：一種在鋁及其合金陽極氧化膜內沉積含鈰化合物的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在鋁及其合金陽極氧化膜內沉積含鈰化合物的制備新方法。主要針對鋁 及其合金在陽極氧化工序與封閉工序之間，采用交流沉積的方式在多孔的陽極氧化膜內均勻 地沉積含鈰化合物。
技術背景鋁的化學轉化膜具有廣泛的用途，主要用于保護鋁及其合金免遭腐蝕。鋁的化學轉化膜 可以直接使用，或者作為有機聚合物涂層的底層。由于其處理經濟、方便、快速、生產線結 構簡單，不需要電源設備等，適合與大批量零部件的低成本生產。通常的鉻酸鹽處理的轉化 膜的耐腐蝕性較強，但由于六價鉻具有毒性，現已受到嚴格的控制。而含鈰的轉化膜的耐蝕 性己經達到鉻酸鹽處理的轉化膜的耐蝕性。但通常的含鈰的轉化膜一般直接在鋁及其合金基 體上直接生成，在鋁及其合金的陽極氧化膜上形成含鈰的膜層的研究較少?，F代工業(yè)中，對鋁及其合金進行陽極氧化，可得到多孔的三氧化二鋁膜。通過改變陽極 氧化工藝條件，可增加膜的硬度，提高膜的耐蝕性、耐磨性，并增強鋁及其合金材料的絕緣 性。鋁及其合金的陽極氧化膜硬度高、絕緣性好、耐磨、耐蝕性優(yōu)良、結合力強、抗熱性優(yōu) 于鋁合金基體，且具有很強的吸附性和良好的光學特性。所以鋁合金經陽極氧化后，在建筑 業(yè)、航空航天業(yè)、交通運輸業(yè)、膜分離領域及許多高尖端領域得到廣泛地應用。然而，在含 氯離子，溴離子等腐蝕性介質中，在陽極氧化膜的缺陷薄弱處，如棱角部位、氧化膜較薄處 極易發(fā)生腐蝕。若長期放置于上述介質中，氧化膜發(fā)生點蝕，導致零部件早期失效。在多孔陽極氧化膜上利用直流電沉積得到含鈰化合物的復合膜，雖然具有較好的耐蝕性， 但其直流電沉積時間較長，且膜層不均勻。在此背景下，本發(fā)明采用交流沉積的方式在多孔 陽極氧化膜的孔內沉積含鈰化合物，在較短的時間內得到的均勻含鈰化合物的復合膜層。 發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提供一種在鋁及其合金的多孔陽極氧化膜內沉積含鈰化合物復合膜的制 備方法。該方法工藝簡單，不需要改變陽極氧化的工藝參數和封閉工藝，只需在陽極氧化工 序與封孔工序之間增加短時間的交流電沉積處理，所需增設的設備簡單。通過該方法所獲得 的含鈰化合物復合膜外觀顏色為淺黃色到土黃色，它比陽極氧化膜具有更優(yōu)異的耐蝕性。本發(fā)明的技術方案是、 一種在鋁及其合金陽極氧化膜內沉積含鈰化合物的方法，包括 鋁及其合金的前處理，陽極氧化處理，交流沉積含鈰化合物處理，封閉處理；交流沉積的溶液為含鈰的水溶性溶液，其溶液的組成為含3價或4價的鈰鹽，為Ce(N0》3， CeCl3， Ce(S04)2中的一種或其混合物，若單獨使用某一鈰鹽時，其含量為0.5 5g/L，若選用混合鈰鹽，鈰鹽的總質量不超過6g/L,并添加少量的添加劑作為氧化劑，所選用的氧化劑主要有雙水氧，其 含量為2 8m L /L,濃度為35%，以使含鈰化合物在氧化膜的孔內沉積更均勻，為維護溶液 的穩(wěn)定，溶液保持在中性或偏酸性。陽極氧化處理所用的酸是單獨的硫酸，磷酸或其混酸或 添加有機酸，交流沉積所用的電源為50赫茲的正弦交流電，電壓為5 20伏。交流沉積的電 壓的大小選用與氧化膜形成時的槽壓有一定的關系，溶液的溫度為5、(TC，交流沉積的時間 為1 20分鐘，陽極氧化后的氧化膜的厚度大于5微米。所述的鋁為是純鋁，鋁合金。 所述的交流沉積含鈰化合物的過程中，工作電極與對電極可以是己經陽極氧化的工件；單獨 用氧化的鋁件為工作電極時，則其對電極可選用鉛板，不銹鋼板、鈦板或是石墨板，工作電 極與對電極的面積比不得大于4: 1。所述的溶液的溫度優(yōu)選為18 3(TC。所述的交流沉積的 時間優(yōu)選為為3 12分鐘。所述的硫酸氧化膜的優(yōu)選的電壓為8 10伏，磷酸氧化膜的優(yōu)選 的電壓為12 18伏。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明工藝簡單、操作方便、投資少?？稍谠械难趸に囓囬g 增設低壓交流電源即可。
具體實施方式
取厚2mm的鋁合金Lyl2與工業(yè)純鋁1235，機加工成50mmX30mm的矩形片。 預處理工藝參數如下堿洗除油(NaOH 50g/L、 70 75°C、 5min)—熱水洗(50。C以上、30s)—去離子水洗(室溫、 30s)—中和出光(HN03 30%、室溫、30s)—去離子水洗(室溫、30s) 陽極氧化操作-采用直流電源，用鋁絲做掛具，掛具與鋁板接觸緊密牢固，陰極采用鉛板，平行放置在 試樣的兩側，陰陽極面積比為1. 5 2. 0。實施例1鋁表面氧化成膜選用鋁合金Ly12，經預處理后，置于陽極電極處，浸入10 20%的硫酸溶液中，以工作 電壓10 30伏，電解溫度5 35'C，處理10 90分鐘得到表面成膜的試樣。 鋁合金氧化膜孔內交流沉積含鈰化合物將已經成膜的兩個試樣，用水沖洗干凈后，浸入預先配置好的0. 5 5g/L的Ce(N03)3, 2 8mL/L的仏02(35%)混合液中，兩個試樣分別接在工作電極與對電極上，然后接通5 15伏的 50赫茲的交流電。通電1 15分鐘，得到淺黃色到土黃色的復合膜。沸水封閉把帶顏色的復合膜在沸水中封閉后，顏色變淡。實施例2選用工業(yè)純鋁1235,經預處理后，置于陽極電極處，浸入2 4%的磷酸溶液中，以工作 電壓60 120伏，電解溫度5 25度，處理30 90分鐘得到表面成膜的試樣，然后階梯降壓 到40伏，氧化10分鐘。氧化膜孔內交流沉積含鈰化合物 將已經成膜的兩個試樣，用水沖洗干凈后，浸入預先配置好的0.5 2g/L的Ce(N03):,， 0.5 2g/L.CeCl3， 2 8mL/L的H202(35%)混合液中，兩個試樣分別連接在兩個電極上，然后接通 10 25伏的50赫茲的交流電。通電3~5分鐘，得到均勻的黃色到土黃色的復合膜。沸水封閉把帶顏色的復合膜在沸水中封閉后，顏色變淡。實施例3選用鋁合金Ly12,經預處理后，先用硫酸氧化30分鐘，其氧化工藝與實施實例l的氧 化工藝相同，然后用鄉(xiāng)的磷酸40伏直流陽極氧化10分鐘，采用實施實例1的交流沉積工 藝，得到近似金黃色的復合膜，用實施實例1的封閉方式后，顏色變?yōu)闇\黃色。實施例4氧化膜的制備同實施實例1，交流沉積含鈽化合物的溶液組成為Ce(S04)2l 5g/L， 0.5 lg/LCeCl3，然后接通5 15伏的50赫茲的交流電。通電3 5分鐘，得到淺黃色的復合膜。 用實施實例1的封閉方式后，顏色變?yōu)闇\黃色。
權利要求
1、一種在鋁及其合金陽極氧化膜內沉積含鈰化合物的方法，其特征在于，包括鋁及其合金的前處理，陽極氧化處理，交流沉積含鈰化合物處理，封閉處理；交流沉積的溶液為含鈰的水溶性溶液，其溶液的組成為含3價或4價的鈰鹽，為Ce(NO3)3，CeCl3，Ce(SO4)2中的一種或其混合物，若單獨使用某一鈰鹽時，其含量為0.5～5g/L，若選用混合鈰鹽，鈰鹽的總質量不超過6g/L，并添加少量的添加劑作為氧化劑，所選用的氧化劑主要有雙水氧，其含量為2～8mL/L，濃度為35％，陽極氧化處理所用的酸是單獨的硫酸，磷酸或其混酸或添加有機酸，交流沉積所用的電源為50赫茲的正弦交流電，電壓為5～20伏，的溫度為5～40℃，交流沉積的時間為1～20分鐘，陽極氧化后的氧化膜的厚度大于5微米。
2、 如權利要求書1所述的一種在鋁及其合金陽極氧化膜內沉積含鈰化合物的方法，其特 征在于，所述的鋁為是純鋁，鋁合金，
3、 如權利要求書1所述的一種在鋁及其合金陽極氧化膜內沉積含鈰化合物的方法，其特 征在于，所述的交流沉積含鈰化合物的過程中，工作電極與對電極可以是已經陽極氧化的工 件；單獨用氧化的鋁件為工作電極時，則其對電極可選用鉛板，不銹鋼板、鈦板或是石墨板， 工作電極與對電極的面積比不得大于4: 1。
4、 如權利要求書1所述的一種在鋁及其合金陽極氧化膜內沉積含鈰化合物的方法，其特 征在于，所述的溶液的溫度為1S 30'C。
5、 如權利要求書1所述的一種在鋁及其合金陽極氧化膜內沉積含鈰化合物的方法，其特征在于，所述的交流沉積的時間為3~12分鐘。
6、如權利要求書1所述的一種在鋁及其合金陽極氧化膜內沉積含鈰化合物的方法，其特 征在于，所述的硫酸氧化膜的優(yōu)選的電壓為8 10伏，磷酸氧化膜的優(yōu)選的電壓為12 18伏。
全文摘要
本發(fā)明公開一種在鋁及其合金陽極氧化膜內沉積含鈰化合物的方法，能使鈰化合物均勻分布在鋁及其合金的陽極氧化膜內。本發(fā)明的流程主要包括鋁及其合金表面的前處理，陽極氧化，交流沉積含鈰化合物，封閉處理。涉及的本發(fā)明內容主要是在陽極氧化工序與封孔工序之間增加交流沉積含鈰化合物的工序。該方法適用于各種鋁及其合金在陽極氧化中形成多孔氧化膜的制備工藝。交流沉積工序中的溶液為含3價或4價鈰離子的水溶性鈰鹽，或其共混物，并加入少量的氧化劑。本發(fā)明工藝簡單、操作方便、投資少。可在原有的氧化工藝車間增設低壓交流電源即可。
文檔編號C25D11/18GK101275265SQ200710159330
公開日2008年10月1日 申請日期2007年12月29日 優(yōu)先權日2007年12月29日
發(fā)明者梁成浩, 婉 陳, 黃乃寶 申請人:大連海事大學