b铝合金表面ceiii稀土转化膜的性能研究

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1、第五届全国腐蚀大会论文集(2009年9月14-17日,北京)B95铝合金表面Ce(III)稀土转化膜的性能研究顾宝珊*1，2刘建华31中国钢研科技集团公司，北京100081；2先进金属材料涂镀国家工程实验室，北京1000813北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京100083顾宝珊(1967-)，男，教授级高工，工学博士010-62182573，电子信箱：gubs@263.net摘要：本文在系统研究稀土对铝合金缓蚀机理、成膜机理研究基础上，针对研发出Ce(III)转化膜，采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线散射能谱分析（EDS）和

2、X射线衍射（XRD）对转化膜进行分析。结果表明：铝合金表面稀土转化膜主要由Al和Ce的氧化物组成，在整个转化膜中Ce元素总体分布均匀；转化膜致密均匀，局部镶嵌一些富含Ce沉积物，转化膜为非晶态结构。利用X射线光电子能谱（XPS）的Survey谱图分析转化膜的主要成分和铈的价态，表明转化膜的Ce主要以+4价态的氧化物形式存在。采用3.5%NaCl全浸、中性盐雾、湿热试验以及线性极化、动电位极化、交流阻抗谱等多种测试方法评价了转化膜耐腐蚀性能，结果表明：铝合金表面Ce(III)转化膜的耐蚀性能优异。关键词：铝合金稀土Ce(III)转化膜

3、性能0引言从1984年到现在，铝合金表面稀土转化膜成膜工艺的研究取得了很大的进展，单一稀土盐溶液的长时间浸泡法，发展到含强氧化剂浸泡法和化学---电化学联合处理法，在国外已有几十项专利［1～6］。作者在全面分析国内外稀土转化膜的研究成果和存在问题的基础上，结合前期稀土对铝合金缓蚀机理、成膜机理研究成果［7～9］，研制出一种低温快速稳定且耐蚀性能优异的B95铝合金表面稀土转化膜工艺（简称为LTR工艺）［10］，该工艺具有处理液成份简单、对环境无污染、成本低廉、处理工艺易于维护等优点，克服了传统铝合金表面处理中化学氧化法对环境造成严重污

4、染的缺点。本文以B95表面稀土转化膜作为研究对象，对稀土转化膜的成分与结构进行表征，并研究了Ce(III)转化膜的耐腐蚀性能。1试验1.1试验材料试验材料为北京航空航天大学提供的B95超硬铝合金，该合金系Al-Zn-Mg-Cu合金。合金的化学成分（mass%）为Zn5.1~6.1,Mg2.1~2.9,Cu1.2~2.0,Mn0.30,Cr0.18~0.35,Al余量。1.2测试仪器与试验方法1.2.1转化膜形貌与结构表征利用扫描电镜(SEM)、X射线能量散射谱(EDS)分析转化膜的成分，仪器型号为S-530扫描电子显微镜（SEM）和

5、LinkISIS能谱仪完成。使用AXISUltra（英国Kratos公司），带单色器的铝靶X射线源(AlKα,h第五届全国腐蚀大会论文集(2009年9月14-17日,北京)ν=1486.71eV)XPS能谱仪对转化膜进行XPS分析，确定转化膜中Ce的价态。采用荷兰帕纳科公司（原Philips分析仪器公司）X’PertProMPDX射线衍射仪确定转化膜的晶型。1.2.2转化膜性能评价（1）湿热试验按GB/T2361-1992进行试验［11］。试验条件为：箱内温度，49±1℃，RH≥95%。（2）按GB/T10124-1988进行全浸腐

6、蚀试验［12］。浸渍液为3.5%NaCl溶液；温度为35℃；每5天换一次溶液，并通过失重法计算其腐蚀速率。（3）按GB/T10125-1997进行中性盐雾试验［13］，实验条件为：氯化钠溶液浓度50±5g/L，pH值：6.5～7.2，盐雾箱内温度：35±2℃，连续喷雾。（4）动电位极化和线性极化采用三电极体系，利用M273恒电位仪与计算机组成的电化学测试系统测定转化膜在3.5%NaCl溶液中的动电位极化曲线来评价转化膜的耐蚀性能，参比电极为饱和甘汞电极；辅助电极为铂电极；试样面积约1cm2。（5）电化学阻抗谱评价转化膜耐蚀性能：采用

7、三电极体系，利用M273A恒电位仪和M5210锁相放大器与微机组成的电化学系统测试转化膜在3.5%的NaCl溶液中的电化学阻抗谱(EIS)来研究转化膜的腐蚀行为，测试软件为EG＆E的PowerSuite；参比电极为饱和甘汞电极；辅助电极为大面积铂片。2结果与讨论2.1稀土转化膜的能谱分析和微观形貌采用S-530扫描电子显微镜（SEM）对开发低温快速稀土成膜工艺（简称为LTR）［10］所得转化膜进行形貌观测，LinkISIS能谱仪进行表面成分分析。图1为B95表面稀土转化膜放大1500倍的形貌，表1为B95表面稀土转化膜表面能谱分析结

8、果。图1B95表面Ce(III)转化膜的表面形貌（1500倍）第五届全国腐蚀大会论文集(2009年9月14-17日,北京)表1B95表面Ce(III)转化膜表面能谱分析由图1可见，LTR工艺得到的B95表面稀土转化膜比较均匀致密，能谱