一種稀土轉化膜的製備方法
2023-12-02 23:48:51 2
專利名稱：一種稀土轉化膜的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種表面處理工藝，具體的說是一種材料表面稀土轉化膜的製備方法。
背景技術：
材料表面塗層在科研領域中具有很重要的地位，表面理論的研究和發展對促進表 面工程的應用及國民經濟發展具有舉足輕重的作用。材料的表面改性的研究也隨之進行的 如火如荼。目前，稀土在金屬和非金屬表面工程應用及理論的研究方面均有長足的發展，這 一方面的研究已經成為熱點。金屬材料具有高比強度、比模量、耐高溫、熱膨脹係數好等優良力學及物理性能， 作為廣泛應用的工程材料近年來得到迅猛發展。金屬材料的快速發展使其耐蝕性的要求 也越來越高。目前提高金屬材料耐蝕性的方法中最普遍應用的方法是在其表面製備耐蝕 膜，而稀土膜層突出的耐蝕性能使其成為金屬表面製備耐蝕膜層的常用方法。其製備方法 主要包括溶膠凝膠法、電鍍、陽極氧化法、化學轉化膜法等等。公開號為CN101818373A的 中國專利提供了一種金屬表面形成稀土膜的方法及其應用，公開了金屬表面形成稀土膜的 方法，其包括脈衝電沉積等步驟。公開號為CN101161869的中國專利提供了一種製備金屬 基複合材料表面的稀土耐蝕膜的方法，其使用了醇溶劑、鈰鹽等的溶膠凝膠法。公開號為 CN1752287的中國專利提供了一種製備金屬及其複合材料稀土轉化膜的方法，其表面成膜 過程採用稀土鹽的水溶液為主要處理液。對一些無機材料(如碳纖維、石墨、納米碳管等)的 表面製備稀土膜層所採用的沉積溶液也主要使用稀土鹽的水溶液。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是為了克服現有技術中稀土膜製備步驟較多，製備時 間較長，提供一種膜層製備簡便，設備要求低，稀土膜層均勻，耐蝕性能高的材料表面稀土 轉化膜的製備方法。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是一種稀土轉化膜的製備方法，其 以金屬材料或金屬基複合材料或碳纖維無機材料為基體，首先對基體材料進行預處理，而 後在預處理過的基體材料表面附著異辛酸稀土溶液，乾燥後在基體材料表面得到稀土轉化 膜；所述異辛酸稀土溶液中稀土的質量含量是壙10%。本發明所述異辛酸稀土溶液是異辛酸鈰、異辛酸釔或異辛酸混合稀土溶液。所述基體材料表面附著異辛酸稀土溶液採用噴塗或刷塗或浸泡方法。所述乾燥過 程是置於室溫空氣中自然乾燥或置於空氣爐慢速升溫烘乾，升高溫度的速率低於5°C /分 鍾，溫度控制在2(T300°C之間。附著在基體材料表面的異辛酸稀土在乾燥過程中進行化學 分解，化學產物與覆蓋材料表面結合牢固。乾燥溫度不高於300°C，是為了避免異辛酸快速 揮發影響稀土轉化膜的形成。本發明獲得的稀土膜層以稀土化合物的形式覆蓋於基體材料表面，在基體材料表面覆蓋均勻。對照現有技術，本發明膜層製備簡便，無設備要求，成膜均勻，耐蝕性能好，可 用於在不同種類的金屬、金屬基複合材料、陶瓷材料、碳纖維、石墨等很多種材料表面處理。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明做進一步說明。一種稀土轉化膜的製備方法，其以金屬材料或金屬基複合材料或碳纖維無機材料 為基體，所述金屬基複合材料，其基體是三維連續的，增強體在金屬基體中或連續分布均 可，金屬基複合材料基體可由鋁、鎂及其合金等組成，增強體可由矽的碳化物或氮化物、鋁 的氧化物或氮化物、金屬硼化物、以及碳化矽、氧化鋁纖維或碳化矽纖維等組成。首先對基 體材料進行預處理，預處理採用常規方法，例如砂紙打磨、拋光、除油液清洗等等。而後在預 處理過的基體材料表面附著異辛酸稀土溶液，乾燥後在基體材料表面得到稀土轉化膜；所 述異辛酸稀土溶液中稀土的質量含量是壙10%。本發明所述異辛酸稀土溶液可以是異辛酸鈰，也可以是異辛酸釔或異辛酸混合稀 土溶液。異辛酸稀土試劑常溫下為液體溶液。所述基體材料表面附著異辛酸稀土溶液採用噴塗或刷塗或浸泡方法進行。所述乾燥過程是置於室溫空氣中自然乾燥或置於空氣爐慢速升溫烘乾，升高溫度 的速率低於5°C /分鐘，溫度控制在2(T300°C之間。時間以稀土膜層乾燥為準，即可在材料 表面得到稀土轉化膜。附著在基體材料表面的異辛酸稀土在乾燥過程中進行化學分解，化 學產物與覆蓋材料表面結合牢固。乾燥溫度不高於300°C，是為了避免異辛酸快速揮發影響 稀土轉化膜的形成。本發明獲得的稀土膜層以稀土化合物的形式覆蓋於基體材料表面，在基體材料表 面覆蓋均勻。特別是鎳層表面沉積的稀土化合物元素的化學價態較高(如稀土鈰的化合價 為Ce4+)，稀土鈰膜層不易被進一步氧化，而且在表面缺陷處沉積的稀土化合物較多，膜層耐 蝕性更強。對照現有技術，本發明膜層製備簡便，無設備要求，成膜均勻，耐蝕性能好，可用 於在不同種類的金屬、金屬基複合材料、陶瓷材料、碳纖維、石墨等很多種材料表面處理。實施例1 一種金屬材料表面稀土化合物膜的製備方法，其按如下步驟進行首先 進行金屬材料的預處理，將金屬材料的表面進行除塵、除油、拋光、洗淨後備用；取稀土質量 百分比為4%的異辛酸鈰溶液；將清理好的試樣浸泡於異辛酸鈰的粘稠溶液中，使稀土化合 物粘附於材料表面；30分鐘後取出，置於室溫空氣中自然乾燥M小時。得到金屬材料表面 稀土轉化膜，膜層呈現微黃色。實施例2 本實施例和實施例1的不同點是附著稀土化合物的方法採用刷塗，即 用軟毛刷沾附異辛酸稀土溶液，刷塗於材料表面。其它步驟及參數與實施例1相同。實施例3 本實施例與實施例1的不同點是附著稀土化合物的方法採用噴塗，即 用普通市售噴漆裝置的噴槍，將異辛酸稀土溶液在壓縮泵作用下噴塗於材料表面。其它步 驟及參數與實施例1相同。實施例4 本實施例與實施例1的不同點是使用的異辛酸稀土溶液中鈰佔質量百 分比6%或8%的溶液，其它步驟及參數與實施例1相同。實施例5 本實施例與實施例1的不同點是使用的異辛酸稀土溶液是異辛酸釔或 異辛酸混合稀土，其它步驟及參數與實施例1相同。
實施例6 —種碳纖維表面稀土化合物膜的製備方法，其按如下步驟進行首先進 行碳纖維(直徑約7Mm)的預處理，將碳纖維放入空氣爐中進行400°C、5分鐘的去油，使用常 規鹼性除油液清洗，去離子水漂洗，再用體積比5%的稀鹽酸清洗後，放入200°C烘乾爐中烘 幹備用；取稀土質量百分比為4%的異辛酸鈰；將碳纖維浸泡於異辛酸鈰的溶液中，使稀土 化合物粘附於碳纖維表面；30分鐘後取出，置於300°C空氣爐中進行乾燥10小時，空氣爐升 溫速率低於5°C /分鐘。得到碳纖維表面稀土轉化膜。實施例7 本實施例與實施例6的不同點是使用的異辛酸稀土溶液是異辛酸釔或 異辛酸混合稀土，其它步驟及參數與實施例6相同。
權利要求
1.一種稀土轉化膜的製備方法，其特徵是其以金屬材料或金屬基複合材料或碳纖維 無機材料為基體，首先對基體材料進行預處理，而後在預處理過的基體材料表面附著異辛 酸稀土溶液，乾燥後在基體材料表面得到稀土轉化膜；所述異辛酸稀土溶液中稀土的質量 含量是4 10%。
2.根據權利要求1所述的稀土轉化膜的製備方法，其特徵是所述異辛酸稀土溶液是異 辛酸鈰、異辛酸釔或異辛酸混合稀土溶液。
3.根據權利要求1所述的稀土轉化膜的製備方法，其特徵是所述基體材料表面附著異 辛酸稀土溶液採用噴塗或刷塗或浸泡方法。
4.根據權利要求1所述的稀土轉化膜的製備方法，其特徵是所述乾燥過程是置於室溫 空氣中自然乾燥。
5.根據權利要求1所述的稀土轉化膜的製備方法，其特徵是所述乾燥過程是置於空氣 爐慢速升溫烘乾，升高溫度的速率低於5°C /分鐘，溫度控制在2(T300°C之間。
全文摘要
本發明涉及一種稀土轉化膜層的製備方法，其以金屬材料、金屬基複合材料、碳纖維為基體，在預處理過的材料表面上附著異辛酸稀土，將上述表面粘附異辛酸稀土的各種材料慢速加熱烘乾，加熱速率小於5℃/分鐘，溫度在300℃以下，時間以膜層乾燥為準，即在材料表面得到新型的稀土轉化膜。本發明膜層製備簡便，無設備要求，成膜均勻，耐蝕性能好，可用於在不同種類的金屬和金屬基複合材料及碳纖維等材料的表面處理。
文檔編號B05D7/14GK102061461SQ201110024810
公開日2011年5月18日 申請日期2011年1月24日 優先權日2011年1月24日
發明者史菲, 張威, 溫廣武, 王春雨 申請人:哈爾濱工業大學(威海)