一种耐腐蚀高温敏感铝合金及其制备方法
阅读说明：本技术 一种耐腐蚀高温敏感铝合金及其制备方法 (Corrosion-resistant high-temperature sensitive aluminum alloy and preparation method thereof ) 是由 阳新春 于 2021-05-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种耐腐蚀高温敏感铝合金及其制备方法。本发明先对铝合金基体进行双面打磨,用碳酸钠、磷酸钠和十二烷基苯磺酸钠的混合液对铝合金基体进行表面处理,同时用超声波清洁,再用过氧化氢和十二烷基苯磺酸钠混合液对铝合金基体碱蚀,将硫酸镍、次磷酸钠、醋酸钠、苹果酸和乳酸制得的混合液对碱蚀处理的铝合金基体进行一次镀层,再用硬脂酸改性的氧化铈对一次镀层后的铝合金基体二次镀层,同时真空处理,最后对二次镀层的铝合金基体进行电化学形式的高温高压处理,制得耐腐蚀高温敏感铝合金。本发明制备的耐腐蚀高温敏感铝合金具有高强度、疏水、自清洁、耐腐蚀的效果。(The invention discloses a corrosion-resistant high-temperature sensitive aluminum alloy and a preparation method thereof. The method comprises the steps of firstly polishing the two sides of an aluminum alloy matrix, carrying out surface treatment on the aluminum alloy matrix by using a mixed solution of sodium carbonate, sodium phosphate and sodium dodecyl benzene sulfonate, simultaneously cleaning by using ultrasonic waves, carrying out alkaline etching on the aluminum alloy matrix by using a mixed solution of hydrogen peroxide and sodium dodecyl benzene sulfonate, carrying out primary plating on the aluminum alloy matrix subjected to the alkaline etching treatment by using a mixed solution prepared from nickel sulfate, sodium hypophosphite, sodium acetate, malic acid and lactic acid, carrying out secondary plating on the aluminum alloy matrix subjected to the primary plating by using stearic acid-modified cerium oxide, simultaneously carrying out vacuum treatment, and finally carrying out electrochemical high-temperature high-pressure treatment on the aluminum alloy matrix subjected to the secondary plating to prepare the corrosion-resistant high-temperature sensitive aluminum alloy. The corrosion-resistant high-temperature sensitive aluminum alloy prepared by the invention has the effects of high strength, hydrophobicity, self-cleaning and corrosion resistance.)
技术领域
本发明涉及新材料
技术领域
，具体为一种耐腐蚀高温敏感铝合金及其制备方法。背景技术
铝合金具有优良的物理、化学、力学和加工性能，可满足从厨房到尖端科技、建筑、交通、航空航天等各行各业的多种使用要求，尤其是在飞机、宇宙飞船等航空航天金属结构材料中，铝合金的使用量约占主要材料大部分，但是，目前铝合金的某些性能还不理想，如耐磨性、耐蚀性、耐热性差等弱点，因此应用范围受到一定限制。
本发明制备的耐腐蚀高温敏感铝合金具备高强度、疏水、自清洁、耐腐蚀的性能，能够广泛应用于各行各业，解决各种疑难杂症，提高国家经济建设的同时增强国家的创造能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐腐蚀高温敏感铝合金及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案:一种耐腐蚀高温敏感铝合金的制备方法，其特征在于，耐腐蚀高温敏感铝合金的工艺流程为:
打磨、除油、碱蚀、一次镀层、二次镀层、电化学处理、成品。
进一步的，所述耐腐蚀高温敏感铝合金的制备方法包括以下具体步骤:
(1)采用砂纸对铝合金基体进行双面打磨，控制打磨方向、打磨力度；
(2)用混合液1对铝合金基体进行表面处理，同时用超声波进行清洗；
(3)用混合液2对清洗后的铝合金基体进行碱蚀处理；
(4)用混合液3对碱蚀处理的铝合金基体进行一次镀层；
(5)用改性氧化铈对一次镀层后的铝合金基体二次镀层，同时真空处理；
(6)对二次镀层的铝合金基体进行通电并在高温高压条件下处理后，制得耐腐蚀高温敏感铝合金。
进一步的，上述步骤(1)中:砂纸为800#、1000#中的一种，打磨方向按同一方向，打磨力度为10～20N。
进一步的，上述步骤(2)中:混合液1为碳酸钠、磷酸钠和十二烷基苯磺酸钠按质量比为10:10:1～20:20:1混合制得，处理温度为40～50℃，处理时间为5～8min，超声时间为15～20min，超声频率为20～40kHz。
进一步的，上述步骤(3)中:混合液2为过氢化氧和十二烷基苯磺酸钠按质量比为25:1～35:2混合制得，碱蚀温度为40～50℃，碱蚀时间为8～10s。
进一步的，上述步骤(4)中:混合液3为硫酸镍、次磷酸钠、醋酸钠、苹果酸和乳酸按质量比为30:13:7:4:4～50:21:7:4:4混合制得，镀层厚度为15～25μm，镀层温度为30～40℃。
进一步的，上述步骤(5)中:改性氧化铈制备方法为将氧化铈粉末在200～250℃下烘干，按质量比1:2～1:3配制硬脂酸和丙酮的混合溶液，将混合溶液质量0.4～0.6倍的氧化铈加入到混合溶液里搅拌分散至均匀，静置20～30min，过滤，用水洗涤1～2次，在100～200℃下烘干，制得改性氧化铈，镀层厚度为15～30μm，镀层温度为30～40℃。
进一步的，上述步骤(6)中:处理温度为140～150℃，处理压力为200～300MPa，处理电压为50～60kV。
进一步的，所述耐腐蚀高温敏感铝合金的制备方法制得的铝合金材料包括以下重量份数的原料:70～90份铝合金基体、90～100份混合液1、20～30份混合液2、80～100份混合液3、80～100份改性氧化铈；所述混合液1是由碳酸钠、磷酸钠和十二烷基苯磺酸钠混合制得；所述混合液2是由过氢化氧和十二烷基苯磺酸钠混合制得；所述混合液3是由硫酸镍、次磷酸钠、醋酸钠、苹果酸和乳酸混合制得。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是:
本发明首先对铝合金基体进行双面打磨，用碳酸钠、磷酸钠和十二烷基苯磺酸钠的混合液对铝合金基体进行表面处理，同时用超声波对铝合金基体去除因打磨所携带的杂质和油脂，再用过氧化氢和十二烷基苯磺酸钠混合液对铝合金基体碱蚀处理，使铝合金基体表面形成富铝表面，反应过程中产生的氢气会促使非溶解性物质离开铝合金基体表面，进而使铝合金基体表面达到净化效果，富铝表面通过与镀层中各分子间的不对称作用力，使镀层沉积时的晶体吸附在铝合金基体表面，并且富铝表面的凹凸结构能够提高后续镀层沉积的晶体生长活性，进而提高镀层的沉积速度，提高与镀层的结合力，从而增强铝合金的强度；
用硫酸镍、次磷酸钠、醋酸钠、苹果酸和乳酸制得的混合液对碱蚀处理的铝合金基体进行一次镀层，使镀层在铝合金基体表面上呈现出致密的多孔结构，将硬脂酸对氧化铈进行改性后对一次镀层后的铝合金基体二次镀层，同时真空处理，改性氧化铈能够和沉积过程中的铝原子相互作用，使得氧化铈涂层的柱状晶态结构转变为致密均匀的超细纳米晶结构，大幅度降低铝合金基体发生点蚀破坏的倾向，从而提高材料的耐腐蚀性，并且真空处理时，一次镀层在铝合金基体形成的镍原子沉积能够让二次镀层中的氧化铈所吸附，二者的相互作用使镀层形成更好的致密结构和耐腐蚀性能，且一次镀层中苹果酸的不对称碳原子与铝原子和氧原子间的吸引力的相互作用使镀层表面形成更好的薄膜结构，使镀层表面光亮，还能够减少涂层内的羟基，使涂层中部分氢氧化物脱水，涂层呈现底层块状结合上层纳米级别的球状堆积的分级结构，从而使涂层表面接触角达到超疏水，当水滴滴落在超疏水表面时，会形成水珠滚落，进而带走表面的污垢，达到自清洁的作用；
最后对二次镀层的铝合金基体进行电化学形式的高温高压处理，高电流密度可以加快镀层的成膜速度，同时延长氧化膜后期生长时间，并且电子可以在镀层薄弱处击穿原有镀层，形成电子通道，氧负离子与熔融的铝离子结合使得氧化膜增厚，高电流密度会加快电子击穿镀层，进而促进镀层的生长，生成原位生长的致密镀层，从而提高铝合金的耐腐蚀性和高强韧性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制作的耐腐蚀高温敏感铝合金的各指标测试方法如下:
高强性:将实施例1、实施例2和对比例1组分制备的耐腐蚀高温敏感铝合金进行抗折强度测试；分别测量实施例1、实施例2和对比例1制备的耐腐蚀高温敏感铝合金的抗折强度，抗折强度越高，高强性越好。
耐腐蚀性:将实施例1、实施例2、对比例2组分制备的耐腐蚀高温敏感铝合金进行耐腐蚀性测试；电化学测试采用三电极体系，铂电极为辅助电极，参比电极为饱和甘汞电极，工作电极为2cm×2cm的不锈钢片，腐蚀介质为质量分数为3.5％氯化钠溶液，测量实施例1、实施例2、对比例1组分制备的耐腐蚀高温敏感铝合金在3.5％氯化钠溶液中浸泡30min后的腐蚀电位，腐蚀电位越正，则耐腐蚀性越高。
实施例1
一种耐腐蚀高温敏感铝合金，按重量份数计，主要包括:70份铝合金基体、90份混合液1、20份混合液2、80份混合液3、80份改性氧化铈。
一种耐腐蚀高温敏感铝合金的制备方法，所述耐腐蚀高温敏感铝合金的制备方法主要包括以下制备步骤:
(1)采用砂纸对铝合金基体进行双面打磨，控制打磨方向、打磨力度；砂纸为800#，打磨方向按同一方向，打磨力度为10N；
(2)用混合液1对铝合金基体进行表面处理，同时用超声波进行清洗；混合液1为碳酸钠、磷酸钠和十二烷基苯磺酸钠按质量比为10:10:1混合制得，处理温度为40℃，处理时间为5min，超声时间为15min，超声频率为20kHz；
(3)用混合液2对清洗后的铝合金基体进行碱蚀处理；混合液2为过氢化氧和十二烷基苯磺酸钠按质量比为25:1混合制得，碱蚀温度为40℃，碱蚀时间为8s；
(4)用混合液3对碱蚀处理的铝合金基体进行一次镀层；混合液3为硫酸镍、次磷酸钠、醋酸钠、苹果酸和乳酸按质量比为30:13:7:4:4混合制得，镀层厚度为15μm，镀层温度为30℃；
(5)用改性氧化铈对一次镀层后的铝合金基体二次镀层，同时真空处理；改性氧化铈制备方法为将氧化铈粉末在200℃下烘干，按质量比1:2配制硬脂酸和丙酮的混合溶液，将混合溶液质量0.4倍的氧化铈加入到混合溶液里搅拌分散至均匀，静置20min，过滤，用水洗涤1次，在100℃下烘干，制得改性氧化铈；镀层厚度为15μm，镀层温度为30℃；
(6)对二次镀层的铝合金基体进行通电并在高温高压条件下处理后，制得耐腐蚀高温敏感铝合金。处理温度为140℃，处理压力为200MPa，处理电压为50kV。
实施例2
一种耐腐蚀高温敏感铝合金，按重量份数计，主要包括:90份铝合金基体、100份混合液1、30份混合液2、100份混合液3、100份改性氧化铈。
一种耐腐蚀高温敏感铝合金的制备方法，所述耐腐蚀高温敏感铝合金的制备方法主要包括以下制备步骤:
(1)采用砂纸对铝合金基体进行双面打磨，控制打磨方向、打磨力度；砂纸为1000#，打磨方向按同一方向，打磨力度为20N；
(2)用混合液1对铝合金基体进行表面处理，同时用超声波进行清洗；混合液1为碳酸钠、磷酸钠和十二烷基苯磺酸钠按质量比为20:20:1混合制得，处理温度为50℃，处理时间为8min，超声时间为20min，超声频率为40kHz；
(3)用混合液2对清洗后的铝合金基体进行碱蚀处理；混合液2为过氢化氧和十二烷基苯磺酸钠按质量比为35:2混合制得，碱蚀温度为50℃，碱蚀时间为10s；
(4)用混合液3对碱蚀处理的铝合金基体进行一次镀层；混合液3为硫酸镍、次磷酸钠、醋酸钠、苹果酸和乳酸按质量比为50:21:7:4:4混合制得，镀层厚度为25μm，镀层温度为40℃；
(5)用改性氧化铈对一次镀层后的铝合金基体二次镀层，同时真空处理；改性氧化铈制备方法为将氧化铈粉末在250℃下烘干，按质量比1:3配制硬脂酸和丙酮的混合溶液，将混合溶液质量0.6倍的氧化铈加入到混合溶液里搅拌分散至均匀，静置30min，过滤，用水洗涤2次，在200℃下烘干，制得改性氧化铈；镀层厚度为30μm，镀层温度为40℃；
(6)对二次镀层的铝合金基体进行通电并在高温高压条件下处理后，制得耐腐蚀高温敏感铝合金。处理温度为150℃，处理压力为300MPa，处理电压为60kV。
对比例1
一种耐腐蚀高温敏感铝合金，按重量份数计，主要包括:70份铝合金基体、90份混合液1、80份混合液3、80份改性氧化铈。
一种耐腐蚀高温敏感铝合金的制备方法，所述耐腐蚀高温敏感铝合金的制备方法主要包括以下制备步骤:
(1)采用砂纸对铝合金基体进行双面打磨，控制打磨方向、打磨力度；砂纸为800#，打磨方向按同一方向，打磨力度为10N；
(2)用混合液1对铝合金基体进行表面处理，同时用超声波进行清洗；混合液1为碳酸钠、磷酸钠和十二烷基苯磺酸钠按质量比为10:10:1混合制得，处理温度为40℃，处理时间为5min，超声时间为15min，超声频率为20kHz；
(3)用混合液3对碱蚀处理的铝合金基体进行一次镀层；混合液3为硫酸镍、次磷酸钠、醋酸钠、苹果酸和乳酸按质量比为30:13:7:4:4混合制得，镀层厚度为15μm，镀层温度为30℃；
(4)用改性氧化铈对一次镀层后的铝合金基体二次镀层，同时真空处理；改性氧化铈制备方法为将氧化铈粉末在200℃下烘干，按质量比1:2配制硬脂酸和丙酮的混合溶液，将混合溶液质量0.4倍的氧化铈加入到混合溶液里搅拌分散至均匀，静置20min，过滤，用水洗涤1次，在100℃下烘干，制得改性氧化铈；镀层厚度为15μm，镀层温度为30℃；
(5)对二次镀层的铝合金基体进行通电并在高温高压条件下处理后，制得耐腐蚀高温敏感铝合金。处理温度为140℃，处理压力为200MPa，处理电压为50kV。
对比例2
一种耐腐蚀高温敏感铝合金，按重量份数计，主要包括:70份铝合金基体、90份混合液1、20份混合液2、80份混合液3。
一种耐腐蚀高温敏感铝合金的制备方法，所述耐腐蚀高温敏感铝合金的制备方法主要包括以下制备步骤:
(1)采用砂纸对铝合金基体进行双面打磨，控制打磨方向、打磨力度；砂纸为800#，打磨方向按同一方向，打磨力度为10N；
(2)用混合液1对铝合金基体进行表面处理，同时用超声波进行清洗；混合液1为碳酸钠、磷酸钠和十二烷基苯磺酸钠按质量比为10:10:1混合制得，处理温度为40℃，处理时间为5min，超声时间为15min，超声频率为20kHz；
(3)用混合液2对清洗后的铝合金基体进行碱蚀处理；混合液2为过氢化氧和十二烷基苯磺酸钠按质量比为25:1混合制得，碱蚀温度为40℃，碱蚀时间为8s；
(4)用混合液3对碱蚀处理的铝合金基体进行一次镀层；混合液3为硫酸镍、次磷酸钠、醋酸钠、苹果酸和乳酸按质量比为30:13:7:4:4混合制得，0镀层厚度为15μm，镀层温度为30℃；
(5)对二次镀层的铝合金基体进行通电并在高温高压条件下处理后，制得耐腐蚀高温敏感铝合金。处理温度为140℃，处理压力为200MPa，处理电压为50kV。
效果例1
下表1给出了采用本发明实施例1、实施例2和对比例1的高强的性能测试结果。
表1
抗折强度(MPa)
实施例1
435
实施例2
440
对比例1
166
由上表可知，实施例1和实施例2的高强性较好，对比例较差，说明过氧化氢和十二烷基苯磺酸钠混合液对铝合金基体碱蚀处理，使铝合金基体表面形成富铝表面，富铝表面通过与镀层中各分子间的不对称作用力，使镀层沉积时的晶体吸附在铝合金基体表面，并且富铝表面的凹凸结构能够提高后续镀层沉积的晶体生长活性，进而提高镀层的沉积速度，提高与镀层的结合力，从而增强铝合金的强度。
效果例2
下表2给出了采用本发明实施例1、实施例2和对比例2的耐腐蚀的性能测试结果。
表2
由上表可知，实施例1和实施例2的耐腐蚀性较高，对比例2的耐腐蚀性较差，说明用硬脂酸对氧化铈进行改性后对一次镀层后的铝合金基体二次镀层，同时真空处理，改性氧化铈能够和沉积过程中的铝原子相互作用，使得氧化铈涂层的柱状晶态结构转变为致密均匀的超细纳米晶结构，大幅度降低铝合金基体发生点蚀破坏的倾向，从而提高材料的耐腐蚀性，并且真空处理时，一次镀层在铝合金基体形成的镍原子沉积能够让二次镀层中的氧化铈所吸附，二者的相互作用使镀层形成更好的致密结构和耐腐蚀性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
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