一种无毒害高防腐铝合金阳极氧化膜封闭方法技术

技术编号:39504234 阅读:14 留言:0更新日期:2023-11-24 11:35
本发明专利技术公布了一种使用铈盐与半胱氨酸对铝合金阳极氧化膜进行封闭处理,在此基础上使用氟硅烷进行疏水改性的铝合金阳极氧化膜封闭方法,是一种无毒害高防腐铝合金阳极氧化膜封闭方法

【技术实现步骤摘要】
一种无毒害高防腐铝合金阳极氧化膜封闭方法


[0001]本专利技术属于金属表面处理
中一种无毒害高防腐铝合金阳极氧化膜封闭方法


技术介绍

[0002]为了提高铝合金的耐蚀性能,常对铝合金进行阳极氧化处理

经过硫酸阳极氧化等工艺处理的铝合金表面生成多孔型阳极氧化膜,多孔型阳极氧化膜表面的孔洞降低了铝合金的耐蚀性能,因此需要对铝合金阳极氧化膜进行封闭处理

[0003]传统的封闭方法包括沸水封闭

硫酸铝脉冲封闭

六价铬封闭等,存在以下问题:
1、
沸水封闭等方法处理得到的氧化膜耐蚀性能差;
2、
硫酸铝脉冲封闭等方法的能耗较大;
3、
六价铬封闭等方法所使用的铬酸等物质对人体有强烈毒害作用,同时对环境的污染较大

因此需求开发无毒害且耐蚀性好的铝合金阳极氧化膜封闭方法


技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种无毒害高防腐铝合金阳极氧化膜封闭方法,使用氯化铈与半胱氨酸双缓蚀剂对铝合金阳极氧化膜进行封闭处理,在此基础上使用
1H,1H,2H,2H

全氟癸基三乙氧基硅烷
(PFDTES)
进行疏水改性,制备得到具有较高耐蚀性能且具有疏水表面的铝合金

本专利技术使用的缓蚀剂对人体无毒害作用,制备流程的能耗较低,同时通过双缓蚀剂协同作用

缓蚀剂与疏水试剂协同作用提高了铝合金阳极氧化膜的耐蚀性能

[0005]本专利技术使用的双缓蚀剂之间存在协同缓蚀效应

将阳极氧化铝合金浸没在氯化铈与过氧化氢的混合溶液中,铝合金阳极氧化膜的孔洞内和表面会生成
CeO2沉淀层,其反应方程式为:
[0006]Al2O3+3H2O

2Al
3+
+6OH

ꢀꢀ
(1)
[0007]2Ce
3+
+H2O2+2OH


2Ce(OH)
22+
ꢀꢀ
(2)
[0008]2Ce(OH)
22+
+2OH


Ce(OH)4→
CeO2+2H2O
ꢀꢀ
(3)
[0009]将经过氯化铈封闭处理的阳极氧化铝合金浸没在半胱氨酸溶液中,半胱氨酸中羧基上的羟基氧与
CeO2中的
Ce
形成
Ce

O
键,这种
Ce

O
键的键能大于
CeO2内部的
Ce

O
键的键能,导致了
CeO2颗粒的表层溶解,使
CeO2颗粒细化;同时半胱氨酸与
Ce
会形成新的球状沉淀,在阻碍
CeO2沉淀层进一步溶解的同时,使铝合金孔洞封闭率提升

半胱氨酸与基体
Al2O3中溶解出的
Al
3+
等物质会发生反应形成片状沉淀,吸附在了改性后的
CeO2沉淀层表面,进一步加强了封闭效果

[0010]此外,半胱氨酸中的
S
原子也会与
Ce
原子成键,在半胱氨酸与
Ce
作用的过程中,
Ce
会发生价态变化,由
Ce(Ⅳ)
变为
Ce(

)

Ce(Ⅲ)。
此外,由于半胱氨酸中
N
原子的作用,铝合金表面会形成由氢键相缔合的化合物膜层,氢键作用使得
Ce+Cy
铝合金的表面结构更加稳定,同时加强了铝合金的耐蚀性能

[0011]当腐蚀发生时,铝合金中的半胱氨酸会被氧化为胱氨酸,抑制阳极区的腐蚀,同时
Ce
作为可以在
Ce(Ⅳ)

Ce(Ⅲ)、Ce(

)
等多种价态之间转换的缓蚀剂,抑制腐蚀反应的发生

胱氨酸
/
半胱氨酸与
Ce
构成了双缓蚀剂协同体系,提升了铝合金的耐蚀性能

[0012]本专利技术使用的
PFDTES

Si(

O

CH2‑
CH3)3结构与铝合金表面结合,较长的

含有丰富
F
原子的疏水侧链保留了原始的结构

其中,含有丰富
F
原子的长侧链成为了疏水性的来源

同时,半胱氨酸中的
N
原子可以与氟硅烷中的
F
原子形成强的氢键作用,氢键作用稳定了表面的结构,提高了氟硅烷在表面的结合力
。CeO2会与
PFDTES
相互作用,促进铝合金疏水性能的提升

[0013]本专利技术的处理过程包括以下步骤:
[0014](1)
使用
10

30mmol L
‑1氯化铈溶液,向氯化铈溶液中加入过氧化氢,使铈与过氧化氢的摩尔比为3,加入过氧化氢后立即将待封闭的阳极氧化铝合金浸入混合溶液,在
25℃
下处理
120min。
处理完成后,超声清洗表面;
[0015](2)
将氯化铈封闭处理后的铝合金浸没在半胱氨酸溶液中,半胱氨酸溶液与步骤
(1)
中使用的氯化铈溶液的浓度比为3,调节
pH
为7,在
25℃
下处理
240min。
处理完成后,超声清洗表面,获得双缓蚀剂封闭的阳极氧化铝合金;
[0016](3)
将双缓蚀剂封闭处理后的铝合金浸没在
1H,1H,2H,2H

全氟癸基三乙氧基硅烷
(PFDTES)
与无水乙醇的混合溶液中,保持无水乙醇与
PFDTES
的体积比为
99
,在
25℃
下处理
60min。
处理完成后,在
100℃
下干燥
10min
,使铝合金表面获得疏水性

附图说明
[0017]图1是双缓蚀剂封闭
+
疏水改性处理后阳极氧化铝合金的
Bode
图,与沸水封闭以及单缓蚀剂封闭相对比;
[0018]图2是双缓蚀剂封闭
+
疏水改性处理后阳极氧化铝合金的水接触角

具体实施方式
[0019]下面将结合附图和实施例对本专利技术做进一步的详细说明
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种无毒害高防腐铝合金阳极氧化膜封闭方法,使用铈盐与半胱氨酸双缓蚀剂体系对铝合金阳极氧化膜进行封闭处理,在此基础上使用氟硅烷对表面进行疏水改性,其特征在于,具体步骤如下:
(1)
将铈盐溶液与过氧化氢按一定比例混合,配置出含铈溶液,配置完成后立即将待封闭的阳极氧化铝合金浸入含铈溶液,恒温处理一段时间,处理完成后,超声清洗表面;
(2)
配置一定浓度的半胱氨酸溶液并调节
pH
至一定值,将步骤
(1)
得到的铝合金浸没在半胱氨酸溶液中,恒温处理一段时间,处理完成后,超声清洗表面,获得双缓蚀剂封闭的阳极氧化铝合金;
(3)
将氟硅烷与无水乙醇按一定比例混合,配置出疏水改性溶液,将步骤
(2)
得到的铝合金浸没在疏水改性溶液中,恒温处理一段时间,处理完成后,恒温干燥一段时间,使铝合金表面获得疏水性;步骤
(1)
中所使用的铈盐为氯化铈,浓度为
10

...

【专利技术属性】
技术研发人员:于美吴彦霖肖鉴李松梅
申请(专利权)人:北京航空航天大学
类型:发明
国别省市:

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