铝合金表面铈基转化膜研究进展

• 作者: 牛永胜 姚夏妍 李银丽 汪友元 李彦龙
• 来源期刊: 材料导报
• 关键词: 铝合金 铈 转化膜 耐蚀机理
• 年，卷（期）: 2021,（15）
• 所属期刊栏目: 金属与金属基复合材料|METALS AND METAL MATRIX COMPOSITES
• 页码范围: 15169-15174
• 页数: 6页
• 分类号: TB331
• 语种: 中文
• DOI: 10.11896/cldb.20010130

摘要

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.