VoL24 高天柱等：LY12铝合金稀土转化膜的成膜过程 ·527 800min左右负移为-0.734V,可以看到Cu/A1电 合金元素Cu(1.33%);在白色区域(b点)铜的含 偶对比较真实的模拟了LYI2铝合金在CeCl,溶 量很高(5.54%)，表明这里是含铜金属间化合 液中的行为 物的位置.同时铈的含量也非常高，达到了 将LY12铝合金浸泡在3mmo/L CeCl,溶液 54.26%,说明铈是优先在这些阴极相处沉积的. 中25d,发现在铝合金表面上形成了一层薄的 这与在Cu/AI电偶对试验中得到的结果是一 黄色铈膜.图5为膜层的SEM表面形貌照片， 致的. 图中黑色区域为基体，其上分布着一些白点.表 LY12铝合金中的强化元素，经过淬火时效 2列出了膜层各部分的元素及成分.可以看出， 后，会析出含Cu,Mg等金属间化合物相，分布在 铝合金表面基体上(a点)含有铈(4.62%)，A1的 铝合金基体中.这些金属间化合物（如CuAl相） 含量很高，这是由于基体贡献的缘故，此外还有 相对于铝合金基体具有更正的电位，相当于阴 -580 极.将铝合金浸入到溶液中后，在表面上形成 600 局部腐蚀电池，在阳极区如金属间化合物的附 620 近，发生铝合金的溶解： 治 640 Al→A*+3e 600 在阴极区，如金属间化合物和富Cu,Fe或Si的 680 夹杂上，将发生吸氧或析氢反应： -700 O2+2H,0+4e→4OH.*+2e→H2↑ -720 这些反应都将导致阴极区局部pH值升高，在析 0 100200300 400500 氧的电位下pH≥8时铈的氢氧化物就沉积到这 t/min 图4LY12铝合金在3 mmolL CeCl,溶液中开路电位随 些金属间化合物上6剧 时间的变化 2.4氯离子的影响 Fig.4 Variation of the open circuit potential of LY12 alloy 由图2还发现，在含有CI的CeCl,溶液中 with time in 3 mmol/LCeCl,solution Cu/AI电偶对的电偶电流要大于在无CI离子的 CeNO),溶液中的电偶电流.这是由于CI离子 的存在会在A1阳极表面上发生吸附或者穿透 转化膜和基体相互作用，加速腐蚀的进行.随着 腐蚀的进行，更有利于在阴极形成碱性环境，从 而加速了铈膜的形成.试验结果也证实了这一 点，浸泡在CeCL,溶液中的Cu/Al电偶对的Cu 片上的铈膜更厚，这说明C的存在有利于铈膜 的形成 3结论 图5LY12铝合金在3 mmol/L CeCl溶液中浸泡25d后， (1)通过Cu/Al电偶对模拟试验和LY12铝 表面的SEM图像 合金浸泡试验可以得出，铈是优先在阴极相上 Fig.5 SEM photograph of LY12 alloy after 25 days of im- 沉积的 mersion in 3 mmolL CeCl,solution (2)铈膜的保护作用是由于阻滞阴极反应， 表2LY12铝合金表面膜层的成分（质量分数） (3)CI离子的存在使电偶电流增大，从而加 Table 2 Composition of the conversion coating on LY12 速成膜的作用 aluminum alloy ÷ 成分 a点 b点 参考文献 Al 89.84 44.41 1 Agency for Toxic Substances.Toxicological Profile for Ce 4.62 54.26 Chromium [R].US Publin Health Servie Report,1989 Cu 1.33 5.54 2 Hinton B R W,Arnott DR,Ryan N E.The inhibition of aluminium alloy corrosion by cerous cations [J].Metals匕 高天 柱2等 L V 4 : 铝 合金 稀土转 化膜 的成膜 过程 2 L 1 Y 一 7 2 5 - 0 0 0 8 n 左右负移 为一 i m . 7 V 4 3 , 可 以看 到 C u/ A I电 偶对 比较真实的模拟 了 YL 12 铝合金在 C e CI , 溶 液 中的行 为 . 将 YL 12 铝合金浸泡在 3 ~ 。比 C e C 卜溶液 中 2 5 d , 发 现在铝合金表面上形成 了一层 薄的 黄色饰膜 . 图 5 为膜层 的 S E M 表面形貌照片 , 图 中黑色 区域为基体 , 其上分布着一些 白点 . 表 2 列 出了 膜层 各部分 的元素及成分 . 可 以看 出 , 铝合金表面 基体上 ( a 点 )含有钵 ( .4 62 % ) , lA 的 含量很 高 , 这是 由于 基体 贡献 的缘故 ,此外还 有 一7 0 0 刁2 0 0 10 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 t / r D】力 图 4 IX 1 2 铝 合金在 3 nI m o 比 C e C 犯溶液 中开 路 电位 随 时 间的变 化 F哈4 Va iar iOt n o f ht e o P e n e i r c u it OP et n iat l Of 1刃 1 2 a l l o y iw ht 行m e in 3 m 口 0 1几 J C e C 犯s o l u it o n 合金元 素 c u( 1 . 3 % ) ; 在 白色 区域 b( 点) 铜的含 量很高 (5 . 54 % ) , 表 明这 里是含铜金属 间化合 物 的位 置 . 同时饰 的 含量 也非 常高 , 达到 了 5.4 2 6% , 说 明钵是优先在这些阴极相处沉积 的 . 这与在 C 川A l 电偶对 试验 中得 到 的结 果是一 致的 . YL 12 铝合金 中的强化元 素 , 经过淬火 时效 后 , 会析 出含 C u, M g等金属 间化合物相 , 分布在 铝合金基体 中 . 这些金属间化合物 (如 C uA 1 2 相 ) 相对 于铝合金基体具有更正 的电位 , 相 当于 阴 极 `10 . 将 铝合 金浸人到溶液中后 , 在表面 上形成 局部腐蚀 电池 , 在 阳极 区 如金属间化合物 的附 近 , 发生铝合金 的溶解 : A lo A I , + + 3 e 在 阴极 区 , 如金属间化合物 和 富 C u , eF 或 is 的 夹杂上 , 将发生 吸氧或析氢 反应 : 0 2+ 2 H 2 0 + 4 0 4 0 H 一 , H+ Z o H Z 卞 这些反应都将导致 阴极 区局部 p H 值升高 , 在析 氧的 电位下 p H 全 8 时柿 的氢氧化物就沉积 到这 些金属间化合物上 `6,s .] .2 4 氮离子的影响 由图 2 还发现 , 在含有 lC 一 的 C e 1C 3 溶液 中 C u/ A I电偶对 的电偶 电流要大于在无 lC 一 离子 的 C e 困0 」 ) , 溶 液 中的电偶 电流 . 这是 由于 lC 一 离子 的存 在会在 lA 阳极 表面上发生吸 附或者穿透 转化膜和 基体相互作用 , 加速腐蚀的进行 . 随着 腐蚀的进行 , 更有利于在 阴极形成碱性 环境 , 从 而加速 了柿膜 的形 成 . 试验结果 也证实 了这一 点 , 浸泡在 C e CI , 溶液 中的 C 川lA 电偶 对的 C u 片上 的钵膜更厚 , 这说 明 lC 一 的存在有利 于饰膜 的形成 . 荀-6 408 淤、叫日. 圈 5 L Y 1 2 铝 合金在 3 m m o 比 C e C L溶液 中漫泡 2 5 d 后 , 表面 的 S EM 图像 F ig · 5 S EM p h o t o g r a Ph o f 】万 1 2 a 】1 0 y a fet r 2 5 d a y s of 恤 - m e sr i o n in 3 m m o l L C e C L s o l u it o n 表 2 L Y 12 铝合 金表面 膜层 的成分 (质 t 分数 ) aT b le 2 C o m P o s i it o n o f ht e e o n v e r s i o n c o a t i n g 0 . L Y 12 a l u m i o u m a l o y % 成分 a 点 一 b 点 A 1 8 9 . 84 礴 4 . 4 1 C e 4 . 6 2 5 4 . 2 6 C u 1 . 33 5 . 5 4 3 结论 ( l) 通 过 C川 A l 电偶对模拟试验 和 YL 12 铝 合金 浸泡试验可 以得 出 , 饰 是优先在 阴极相上 沉积的 . (2 ) 柿膜 的保护作用是 由于阻滞 阴极反应 . (3 )lC 一 离子的存在使电偶 电流增 大 , 从而加 速成膜 的作 用 . 参 考 文 献 1 A g e n e y fo r oT x i e S u b s at n e e s . oT x i e o I o g i e a l P r o if 1 e fo r C hr o m i u m [lR . U 5 Pu bl i n H e a lht S e vr i e R e P o rt , 19 8 9 2 H l n t o n B R W, Am o t D R , yR an N E . hT e ihn i bi ti o n o f a lum i n ium a l l o y e o or s i o n b y e e or u s e iat o n s [J] . M e alt s