D0I:10.13374/i.issm1001053x.2002.05.011 第24卷第5期 北京科技大学学报 Vol.24 No.5 2002年10月 Journal of University of Science and Tecbnology Beijing 0ct.2002 LY12铝合金稀土转化膜的成膜过程 高天柱 李久青 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要利用CWA1电偶对模拟LY12铝合金在铈盐溶液中的成膜过程.电偶对在铈盐溶液 中，电偶电流由开始的0.08mA降低为0.005mA,表明有阻滞腐蚀的作用出现；电偶电位随时间 负移，这是腐蚀反应中阴极过程受阻滞的表现.浸泡8h后，Cu片上形成了一层黄色膜层.SEM, EDX分析表明，Cu片上形成了富含铈的裂纹状膜层. 关键词电偶对：铝合金：稀土转化膜 分类号TG174.44 铬酸盐在铝及铝合金的防护上有着广泛的 13膜层形貌观察及成分分析 应用，但是由于六价铬有毒，对人及环境有很大 利用Cambridge Stereoscan250MK2型扫描 的危害山.随着各国对环保的重视，寻找铬酸盐 电镜观察铜片表面膜的形貌，利用自带EDX分 的替代物质显得越来越重要.近期的研究表明， 析膜层成分，EDX加速电压20kV. 稀土铈很有希望取代铬酸盐，因此铈转化膜的 研究正得到越来越多的关注 2结果与讨论 LY12是含铜的高强铝合金，在航空航天工 2.1电偶对数据 业中有着广泛的应用，其主要强化相为CA山2 试验测得的C/Al电偶对在3mmol/L CeCl, (Θ)相，相对于基体为阴极相，故该合金具有较 和3mmol/L Ce(NO,)h溶液中的电偶电位随时间 高的局部腐蚀敏感性，而且很难在其表面形成 变化曲线见图1.由图可见，电偶电位随着时间 均匀、致密的转化膜层.本文利用CWA1电偶对 的变化而负移，这说明了Cu/Al电偶电池的阴 模拟金属基体和析出相，进一步研究在LY12表 极过程受到了阻滞.而且在整个过程中，Cu片 面含铈转化膜的生成机制 始终为阴极，A1片始终为阳极，电偶电位位于 1试验 两者电位之间.Cu和A1的各自开路电位分别 与未偶接时的相符. 1.1试验材料 测得的Cu/Al电偶对的电偶电流随时间变 试验材料为2号工业纯铝(99.6%)和电沉 化曲线见图2.从图可以看出，CA1电偶对在 积纯铜.试验前将试样进行前处理：打磨至800# 3mmol/L CeCl,溶液中随时间的增加，电偶电流 →市售去污粉除油→去离子水冲洗→丙酮擦拭 逐渐变小，在100-200min时达到最小值，之后 待用. 趋于平稳.在3mmol/L Ce(NO,),溶液中也得到 1.2试验方法 了相同的结果.这表明随着时间推移，膜层对电 试验溶液为CeCl,溶液和Ce(NO,),溶液.铜 偶腐蚀的抑制作用逐步加强，100-200min后， 片和铝片的面积比为1：3，利用DLF电偶腐蚀 电偶腐蚀受到显著抑制.在开始时，电偶电流有 计测定电偶电流和电偶电位以及Al,Cu片各自 波动，这表明此时膜层正处在生成和溶解的竞 的开路电位随时间的变化.记录Al,Cu片各自 争中，在一定时间后(l00min),膜层的生成成为 的开路电位时，断开电偶对稳定5min后记录. 主导，膜层逐渐增厚，电偶电流逐渐减小 收稿日期20009-04高天柱男，25岁，硕士 2.2膜层的形貌和成分分析 *国家自然科学基金资助课题QNo.59771067) 将试样取出后进行电镜分析.可以发现，在第 2 4 卷 第 S 期 2 00 2 年 10 月 北 京 科 技 大 学 学 报 JO u ur a l o f U n iev 抬i yt o f Sc i e n e e a n d eT e b . o l o yg B e ij i n g V b】.2 4 N 0 . 5 o e t . 2 0 2 L Y 1 2 铝合金稀土转化膜的成膜过程 高天柱 李久青 北京科技大学材料科学与工程学院 , 北京 1 0 璐 摘 要 利 用 C侧 A l 电偶对 模拟 LY 12 铝合金在饰 盐溶 液 中的成 膜过 程 . 电偶对 在饰盐 溶液 中 , 电偶 电流 由开始的 .0 08 m A 降低 为 .0 0 05 m A , 表明有 阻滞腐蚀的作用 出现 ; 电偶电位随时间 负移 , 这 是腐蚀 反应 中阴极过程受 阻滞 的表 现 . 浸 泡 s h 后 , c u 片上形 成 了一层 黄色膜层 . S EM , E D x 分 析表 明 , C u 片上 形成 了富 含饰 的裂纹 状膜 层 . 关键 词 电偶 对 ; 铝 合金 ; 稀 土转 化膜 分 类号 T G 1 74 .4 4 铬酸盐在铝 及铝合金 的 防护上有着广 泛的 应用 , 但是 由于六价铬有毒 , 对人及环境有很大 的危害 〔1] . 随着各 国对环保 的重视 , 寻找铬酸盐 的替代物质显得越来越重要 . 近期 的研究表 明 , 稀土钵很有希望取 代铬酸盐 , 因 此钵转化膜 的 研究正得 到越来 越多的 关注 口~g .] YL 12 是含铜 的高强铝合金 , 在航 空航 天工 业 中有 着广泛 的应用 , 其 主要 强化相为 c uA L e( )相 , 相对于基体为 阴极相 , 故该合金具 有较 高 的局 部腐蚀敏感性 , 而且很难在其表 面形成 均匀 、 致 密的转化膜层 . 本文利用 C 侧A l 电 偶对 模拟金属基体和 析 出相 , 进一步研究在 YL 12 表 面含钵转化膜 的生成机制 . 1 3 膜层 形貌观察及成分分析 利用 C a m b ir d ge S t e r e os c a n 2 5 O M KZ 型 扫描 电 镜观察铜 片表面膜 的形貌 , 利用 自带 E D X 分 析膜层成 分 , E D X 加速 电压 20 Vk . 1 试验 L l 试验材料 试验材料为 2 号工业纯铝 (9 .6 % ) 和 电沉 积纯铜 . 试验前将试样进行前处理 : 打磨至 8 0() 弃 、 市售去污粉 除油。 去离子水冲洗。 丙酮擦拭 待用 . 1 .2 试验方法 试验溶液 为 c e CI , 溶液 和 c e 伽仪) 。溶 液 . 铜 片和 铝片的面积 比为 1 : 3 , 利用 D L F 电偶腐 蚀 计测定 电偶 电流和 电偶电位 以及 lA , uC 片各 自 的开 路电位 随时间 的变化 . 记 录 lA , C u 片各 自 的开路电位时 , 断开 电偶对稳定 s m in 后 记录 . 收稿 日期 2 001 刁9 一 习4 高天柱 男 , 25 岁 , 硕 士 * 国家 自然 科学基金资助 课题(N 。 , 5 9 7 7 10 67 ) 2 结果与讨论 .2 1 电偶对数据 试验测 得 的 C 侧A l 电偶对在 3 ~ 0 讥 C e CI , 和 3 ~ 。讥 C e伽0 3 ) , 溶液 中的 电偶 电位 随时间 变化 曲线 见图 1 . 由 图可见 , 电偶 电位 随着时间 的变 化而负移 , 这说 明 了 C 侧A l 电偶 电池的 阴 极过程受 到 了 阻滞 . 而且在整 个过程 中 , C u 片 始终 为阴 极 , A I片始终 为阳极 , 电 偶电位位 于 两 者电位之 间 . C u 和 lA 的各 自开路 电位分别 与未偶接时 的相符 . 测得 的 C 侧lA 电偶对 的电偶 电 流随时 间变 化 曲线见 图 2 . 从 图 可 以看 出 , C侧 A l 电偶对在 3 n u 刀。比 C e C I , 溶液 中随时 间的增加 , 电偶 电流 逐渐变小 , 在 1 0 咤o m in 时达到最小值 , 之后 趋于 平稳 . 在 3 ~ O VL C e 伽q ) 。 溶液 中也得 到 了相同的结果 . 这表明 随着时间推移 , 膜层对 电 偶腐蚀 的抑制 作用逐步加强 , 10 0 ~ Zo o m in 后 , 电偶腐蚀 受到显著抑制 . 在开始时 , 电偶 电流有 波动 , 这表 明此 时膜层 正处在生成 和溶解 的 竞 争 中 , 在一定时间后( l o m in) , 膜层 的生成成为 主导 , 膜层逐 渐增厚 , 电偶 电流逐 渐减小 . .2 2 膜层 的形貌和成分分析 将试样取 出后进行 电镜分析 . 可 以发 现 , 在 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2002. 05. 011