硝酸铈对6061铝合金磷化过程的影响

《硝酸铈对6061铝合金磷化过程的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、收稿日期：2007-03-12第一作者,通信联系人：张圣麟（1960-），男，汉，河南省新乡市人，河南师范大学化学与环境科学学院，高级工程师，博士研究生.[基金项目]河南省科技攻关研究项目（0424240074）；河南省自然科学研究项目（200510476009）硝酸铈对6061铝合金磷化过程的影响张圣麟1.*,杨丽云2,张小麟31河南师范大学化学与环境科学学院河南省新乡市4530072新乡学院　　化学与环境工程学院河南省新乡市　4530033河南工业大学化学化工学院河南省郑州市450052[摘要]通过S

2、EM，XRD，FTIR和电化学的方法，研究了硝酸铈对6061铝合金磷化过程的影响，并对铝合金磷化动力学行为进行了探讨。结果表明，硝酸铈的加入使得在铝合金表面上所形成的磷化膜结晶细化，成膜速度加快，磷化完成时间缩短。磷化膜组成为Zn3(PO4)2•4H2O和Zn2Fe(PO4)2•4H2O，硝酸铈并没有构成磷化膜的组成成分，硝酸铈在铝合金磷化过程中起到了形核与促进磷化的作用。[关键词]硝酸铈；磷化膜；铝合金；动力学[中图分类号]TG178；TG174.4[文献标识码]A在各种金属表面处理方法中，磷化是最广泛

3、采用的方法之一。由于磷化膜是由金属和磷酸盐反应生成的，所以膜和基体金属结合非常牢固，磷化膜具有微孔结构，因而具有良好的吸附性能，被广泛用作涂料底层[1]。磷化在钢铁应用中最广，但对铝磷化的报道较少,这是因为铝及其合金在一般磷化液中成膜比较困难，通常仅能形成膜重为0.2-0.5g／m2的磷化膜，不能满足涂装要求。其次，铝表面转化膜方法很多，有许多成熟工艺在涂装行业得到广泛应用，如阳极氧化、铬酸盐转化处理、铬酸盐-磷酸盐处理等，这些处理涂装效果良好，因此铝磷化长期没有得到人们的重视[2]。但是，这些铝合金表面

4、处理方法也存在着许多不足之处，例如阳极氧化法存在投资大、成本高的缺点，铬酸盐转化处理及铬酸盐-磷酸盐处理中使用的六价铬是致癌物。现在各国和地区都实施了工业废水排放标准，严格限制六价铬在金属表面处理中的使用，随着科学技术的发展和人们环境保护意识的提高，急需开发新的铝合金表面处理方法[3-8]。铝合金磷化处理克服了上述诸多缺点，工艺简单且不含铬，工件经磷化处理后与涂料配套性好，能提高铝材的涂装质量[9]。近几年来，稀土在金属8表面处理方面的应用正在逐步得到开发，并有良好的发展前景。作者试图在磷化液中加入适宜的

5、稀土化合物，研究稀土化合物对铝合金磷化过程的作用和影响。1实验1.1磷化液组成：氧化锌5～10g/L，磷酸15～20ml/L，硝酸8～14ml/L，氟化钠1g/L，稀土化合物0-60mg/L。实验所用稀土化合物为硝酸铈，实验所用药品均为工业一级试剂。1.2磷化液技术指标：外观淡绿色透明液，密度1.2～1.4g/cm3，pH2.0-2.8，总酸度50-60点，游离酸度2～3点，磷化时间10min，使用温度35-40℃。注：按GB11376—1997测定。1.3磷化工艺及测试方法取50mm×25mm×1mm6

6、061铝合金作为试样，经脱脂、碱蚀、酸洗后，放入不同浓度硝酸铈的磷化液中磷化一定时间后，取出晾干。电化学测试采用三电极体系，参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极为铂电极，工作电极面积为1cm2，实验装置采用CH760B电化学测试系统。采用AMRAY1000B扫描电镜对磷化膜形貌进行观察，采用D8ADVANCEBRUKERX射线衍射仪(XRD检测磷化膜晶体结构，采用FTS-40红外光谱仪对铝合金表面所形成的磷化膜进行红外光谱测试。按GB/T9792-1997标准测定磷化膜膜重。2结果与讨论2.1磷化膜形貌观察图

7、1示明了铝合金试样在含有不同浓度硝酸铈的磷化液中所形成磷化膜的SEM相片。图1.铝合金试样在含有不同浓度硝酸铈(mg/L)的磷化液中形成磷化膜的SEM相片:(a)0,(b)20,(c)40,(d)60Fig.1.SEMmicrographsofthephosphatecoatingsobtainedinthephsphatingsolutionscontainingdifferentconcentrationsofceriumnitrate(mg/L):(a)0,(b)20,(c)40,(d)60onal

8、uminumalloysamples8可以看出，当磷化液中硝酸铈浓度从0mg/L增加到20mg/L时，磷化膜的覆盖率增大，同时，磷化晶粒明显得到细化。当硝酸盐浓度从40mg/L增加到60mg/L时，磷化膜的覆盖率基本保持不变，而磷化晶粒的微观形貌变得有所粗糙，尺寸稍微增大。从SEM相片所示结果来看，硝酸铈在铝合金磷化过程中起到了细化晶粒的作用。2.2磷化过程的时间—电位曲线因为磷化膜是一种多孔性的电绝缘假性转化膜[10],可根