一种金属铈基体的表面前处理方法技术

本发明专利技术公开了一种金属铈基体的表面前处理方法。该表面前处理方法是首先将金属铈基体进行打磨，超声清洗，吹干；然后将金属铈基体浸入活化液中进行阳极氧化处理，采用两电极体系，以金属铈基体作为阳极，以纯度为99.9wt％的Al作为阴极；所述活化液由二取代氯化咪唑和AlCl3按照摩尔比为1∶1～4组成；所述活化液的温度为15～80℃，阳极氧化时间为10～30min，电流密度为20～40mA/cm2；阳极氧化处理结束后将金属铈基体在活化液中漂洗；最后擦拭至金属铈基体表面露出金属光泽。本发明专利技术所述的表面前处理方法可获得清洁、无氧化层的铈基体表面，进而适用于在铈基体表面制备出结合力良好的各种镀层，同时该方法能耗小，对环境无污染，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种金属铈基体的表面前处理方法
本专利技术属于表面处理
，具体涉及一种金属铈的表面前处理方法。
技术介绍
众所周知，金属铈(Ce)作为最丰富的稀土元素，具有独特的物理和化学性质，在环境净化材料、环境降解材料、能源脱硝脱硫、汽车尾气净化、光催化、石油化工、可降解塑料等环境保护领域以及钢铁、有色金属及其合金、发火合金、永磁材料及储氢材料等工业领域中均具有广泛的应用。更为重要的是，作为镧系元素中化学性质最活跃的金属元素之一，铈的物理化学性质接近于放射性元素钚和铀，是核能领域重要的模拟研究材料之一。但是，金属Ce极其活泼，在空气中易发生氧化，在潮湿环境下易发生腐蚀，即耐腐蚀性能差，严重限制了金属Ce的推广和应用。目前通常采用在金属铈基体表面制备镀层的方式来提高金属Ce的耐腐蚀性能。金属铈基体的表面前处理是获得良好镀层的关键因素之一。金属铈表面的氧化膜结构复杂，目前通常采用的是在煤油中隔绝空气进行打磨的表面前处理方法，但是此方法只能初步去除表面的氧化膜，无法完全去除，即使去除也很容易在镀层生成前发生二次氧化，导致镀层与金属铈基体的结合力差，镀层易脱落，无法为金属铈基体提供良好的腐蚀防护作用。因此，如何获得清洁、无氧化膜的金属铈基体表面，进而在金属铈基体表面制备出具有良好结合力的镀层，已成为本领域研究热点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种金属铈基体的表面前处理方法。本专利技术所述的表面前处理方法是首先将金属铈基体进行打磨、超声清洗，然后浸入由二取代氯化咪唑和AlCl3组成的活化液中进行阳极氧化处理，然后经漂洗、擦拭以获得表面清洁、无氧化层的金属铈基体。经该表面前处理方法处理过的金属铈基体与镀层之间具有良好的结合力，镀层不易脱落。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术所述金属铈基体的表面前处理方法，包括以下步骤：(1)打磨对金属铈基体进行打磨，超声清洗，吹干；(2)阳极氧化处理将经步骤(1)处理过的金属铈基体浸入活化液中进行阳极氧化处理，以经步骤(1)处理过的金属铈基体作为阳极，以Al作为阴极；所述活化液由二取代氯化咪唑和AlCl3按照摩尔比为1∶1～4组成；所述活化液的温度为15～80℃，阳极氧化时间为10～30min，电流密度为20～40mA/cm2；阳极氧化处理结束后将金属铈基体在活化液中漂洗多次；最后擦拭至金属铈基体表面露出金属光泽。本专利技术所述方法首先将金属铈基体进行打磨，以初步去除铈基体表面的氧化膜，然后进行超声清洗，吹干。接着浸入二取代氯化咪唑和AlCl3组成的活化液中进行阳极氧化处理，所述活化液为离子液体，又称室温熔盐，在室温附近呈液态，具有良好的物理、化学稳定性和较大的极性可调性，蒸汽压低，不易挥发，电化学稳定性高，具有较高的电导率和较宽的电化学窗口，且无水、无氧，可以彻底去除铈基体表面的氧化膜，防止二次氧化，从而可在铈基体表面制备出结合力良好的镀层。所述阳极氧化处理过程中采用的是两电极体系，以金属铈为阳极(工作电极)，以金属Al为阴极(对电极)；其中工作电极上发生金属铈的溶解，对电极Al上发生Al的沉积。优选地，所述金属Al的纯度为99.9wt％。阳极氧化处理结束后需将铈基片在活化液中漂洗4～7次，然后擦拭至铈基片露出金属光泽，以去除铈基体表面附着的一层暗灰色物质。优选地，所述采用脱脂棉擦拭至金属铈基体表面露出金属光泽。在上述方法中，活化液的制备方法如下：将无水氯化铝少量多次加入到二取代氯化咪唑中，室温下形成二取代氯化咪唑-氯化铝型离子液体；所述二取代氯化咪唑和AlCl3的摩尔比为1∶1～4。当二取代氯化咪唑-氯化铝型离子液体中二取代氯化咪唑和AlCl3的摩尔比大于1∶1～4，AlCl3在二取代氯化咪唑中不能完全溶解；当二取代氯化咪唑-氯化铝型离子液体中二取代氯化咪唑和AlCl3的摩尔比小于1∶1～4，形成的镀液呈路易斯碱性，导致其中的Al无法析出。优选地，所述二取代氯化咪唑-氯化铝型离子液体中二取代氯化咪唑和AlCl3的摩尔比为1∶1～2。最佳优选地，所述二取代氯化咪唑-氯化铝型离子液体中二取代氯化咪唑和AlCl3的摩尔比为1∶2。优选地，所述步骤(1)中将金属铈基体浸入煤油、机油或真空泵油中隔绝空气进行打磨，以更好地去除铈基体表面的氧化膜。优选地，所述步骤(1)中将铈基体依次采用220#，320#，400#，600#，800#，1000#，2000#的磨砂纸打磨。优选地，所述步骤(1)中将铈基体浸入无水乙醇或者丙酮中超声清洗。优选地，所述步骤(1)中铈基体超声清洗后采用冷风吹干。优选地，所述步骤(2)中二取代氯化咪唑为1-甲基-3-乙基氯化咪唑或1-乙基-3-甲基氯化咪唑。优选地，所述步骤(2)阳极氧化处理过程中对活化液进行搅拌，所述搅拌速率为100～400r/min。在阳极氧化处理过程中对活化液进行搅拌能提高导电离子的迁移速率，促进传质过程，提高电流效率。当搅拌速率大于400r/min，导致活化液的湍动太剧烈，活化过程不稳定，无法彻底去除氧化膜。优选地，所述步骤(2)在氩气保护下进行；进一步优选地，所述步骤(2)在氩气保护的手套箱中进行，可以更好地防止铈基体发生二次氧化。申请人经多次试验发现，在本专利技术所述的表面处理方法中，活化液温度、阳极氧化时间和电流密度是影响铈基体表面前处理效果的关键因素。当活化液温度小于15℃，会影响传质过程；当活化液温度大于80℃，会导致活化液分解。进一步优选地，所述活化液温度为20～40℃。最佳优选地，所述活化液温度为25℃。本专利技术所述前处理方法步骤(2)中的电流密度(阳极电流密度)为20～40mA/cm2，当电流密度小于20mA/cm2，无论活化多久，铈基体表面氧化膜基本无剥落；若电流密度大于40mA/cm2，基体边缘被强烈腐蚀，表面出过腐蚀现象。优选地，所述步骤(2)中电流密度为25～35mA/cm2。进一步优选地，步骤(2)中电流密度为25mA/cm2。当阳极氧化时间小于10min，不能完全去除氧化膜；当阳极氧化时间大于30min，试样表面出现过腐蚀现象。优选的，所述阳极氧化时间为10～20min。最优选的，所述阳极氧化时间为10min。优选地，所述步骤(2)中金属铈基体浸入活化液的深度为3～5cm。优选地，所述步骤(2)中阳极和阴极的距离为1～3cm。通过以上优选，可以进一步提高活化处理效果，防止铈基体发生二次氧化。本专利技术将经表面前处理后的铈基体浸入由AlCl3和1-甲基-3-乙基氯化咪唑按照摩尔比为2:1组成的镀液中电沉积Al镀层，以此检验镀层与铈基体的结合力，进而判断本专利技术所述表面前处理方法的处理效果。在铈基体表面电沉积Al镀层的工艺参数如下：采用两电极体系，阳极为Al板，阴极为经表面前处理的铈基体，镀液温度为25℃，阳极电流密度为10mA/cm2，镀覆时间为60min。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术所述的表面前处理方法首先将金属铈基体进行打磨、超声清洗，然后浸入由二取代氯化咪唑和AlCl3组成的活化液中进行阳极氧化处理，最后经漂洗、擦拭，可以获得表面清洁、无氧化层的金属铈基体。该表面前处理方法可以彻底去除铈基体表面的氧化膜，不易发生二次氧化，与镀层之间具有良好的结合力，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属铈基体的表面前处理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)打磨对金属铈基体进行打磨，超声清洗，吹干；(2)阳极氧化处理将经步骤(1)处理过的金属铈基体浸入活化液中进行阳极氧化处理，以经步骤(1)处理过的金属铈基体作为阳极，以Al作为阴极；所述活化液由二取代氯化咪唑和AlCl3按照摩尔比为1∶1～4组成；所述活化液的温度为15～80℃，阳极氧化时间为10～30min，电流密度为20～40mA/cm2；阳极氧化处理结束后将金属铈基体在活化液中漂洗；最后擦拭至金属铈基体表面露出金属光泽。

【技术特征摘要】
1.一种金属铈基体的表面前处理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)打磨对金属铈基体进行打磨，超声清洗，吹干；(2)阳极氧化处理将经步骤(1)处理过的金属铈基体浸入活化液中进行阳极氧化处理，以经步骤(1)处理过的金属铈基体作为阳极，以Al作为阴极；所述活化液由二取代氯化咪唑和AlCl3按照摩尔比为1∶1～4组成；所述活化液的温度为15～80℃，阳极氧化时间为10～30min，电流密度为20～40mA/cm2；阳极氧化处理结束后将金属铈基体在活化液中漂洗；最后擦拭至金属铈基体表面露出金属光泽。2.根据权利要求1所述的表面前处理方法，其特征在于：所述步骤(1)中将金属铈基体浸入煤油、机油或真空泵油中隔绝空气进行打磨。3.根据权利要求1所述的表面前处理方法，其特征在于：所述步骤(2)中二取代氯化咪唑为1-甲基-3-乙基氯化咪唑或1-乙基-3-...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖成，丁晶晶，江奕东，梅军，刘焕明，
申请(专利权)人：中物院成都科学技术发展中心，
类型：发明
国别省市：四川;51