[發(fā)明專利]一種金屬鈰基體的表面前處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410823111.2
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104451825A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 廖成;丁晶晶;江奕東;梅軍;劉煥明
• 申請（專利權(quán)）人: 中物院成都科學(xué)技術(shù)發(fā)展中心
• 主分類號: C25D11/34
• 分類號: C25D11/34
• 代理公司: 四川力久律師事務(wù)所 51221
• 代理人: 王蕓;劉雪蓮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬鈰的表面前處理方法。

背景技術(shù)

眾所周知，金屬鈰(Ce)作為最豐富的稀土元素，具有獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，在環(huán)境凈化材料、環(huán)境降解材料、能源脫硝脫硫、汽車尾氣凈化、光催化、石油化工、可降解塑料等環(huán)境保護領(lǐng)域以及鋼鐵、有色金屬及其合金、發(fā)火合金、永磁材料及儲氫材料等工業(yè)領(lǐng)域中均具有廣泛的應(yīng)用。更為重要的是，作為鑭系元素中化學(xué)性質(zhì)最活躍的金屬元素之一，鈰的物理化學(xué)性質(zhì)接近于放射性元素钚和鈾，是核能領(lǐng)域重要的模擬研究材料之一。

但是，金屬Ce極其活潑，在空氣中易發(fā)生氧化，在潮濕環(huán)境下易發(fā)生腐蝕，即耐腐蝕性能差，嚴(yán)重限制了金屬Ce的推廣和應(yīng)用。目前通常采用在金屬鈰基體表面制備鍍層的方式來提高金屬Ce的耐腐蝕性能。金屬鈰基體的表面前處理是獲得良好鍍層的關(guān)鍵因素之一。

金屬鈰表面的氧化膜結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前通常采用的是在煤油中隔絕空氣進行打磨的表面前處理方法，但是此方法只能初步去除表面的氧化膜，無法完全去除，即使去除也很容易在鍍層生成前發(fā)生二次氧化，導(dǎo)致鍍層與金屬鈰基體的結(jié)合力差，鍍層易脫落，無法為金屬鈰基體提供良好的腐蝕防護作用。因此，如何獲得清潔、無氧化膜的金屬鈰基體表面，進而在金屬鈰基體表面制備出具有良好結(jié)合力的鍍層，已成為本領(lǐng)域研究熱點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種金屬鈰基體的表面前處理方法。本發(fā)明所述的表面前處理方法是首先將金屬鈰基體進行打磨、超聲清洗，然后浸入由二取代氯化咪唑和AlCl₃組成的活化液中進行陽極氧化處理，然后經(jīng)漂洗、擦拭以獲得表面清潔、無氧化層的金屬鈰基體。經(jīng)該表面前處理方法處理過的金屬鈰基體與鍍層之間具有良好的結(jié)合力，鍍層不易脫落。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

本發(fā)明所述金屬鈰基體的表面前處理方法，包括以下步驟：

(1)打磨

對金屬鈰基體進行打磨，超聲清洗，吹干；

(2)陽極氧化處理

將經(jīng)步驟(1)處理過的金屬鈰基體浸入活化液中進行陽極氧化處理，以經(jīng)步驟(1)處理過的金屬鈰基體作為陽極，以Al作為陰極；所述活化液由二取代氯化咪唑和AlCl₃按照摩爾比為1∶1～4組成；所述活化液的溫度為15～80℃，陽極氧化時間為10～30min，電流密度為20～40mA/cm²；陽極氧化處理結(jié)束后將金屬鈰基體在活化液中漂洗多次；最后擦拭至金屬鈰基體表面露出金屬光澤。

本發(fā)明所述方法首先將金屬鈰基體進行打磨，以初步去除鈰基體表面的氧化膜，然后進行超聲清洗，吹干。接著浸入二取代氯化咪唑和AlCl₃組成的活化液中進行陽極氧化處理，所述活化液為離子液體，又稱室溫熔鹽，在室溫附近呈液態(tài)，具有良好的物理、化學(xué)穩(wěn)定性和較大的極性可調(diào)性，蒸汽壓低，不易揮發(fā)，電化學(xué)穩(wěn)定性高，具有較高的電導(dǎo)率和較寬的電化學(xué)窗口，且無水、無氧，可以徹底去除鈰基體表面的氧化膜，防止二次氧化，從而可在鈰基體表面制備出結(jié)合力良好的鍍層。所述陽極氧化處理過程中采用的是兩電極體系，以金屬鈰為陽極(工作電極)，以金屬Al為陰極(對電極)；其中工作電極上發(fā)生金屬鈰的溶解，對電極Al上發(fā)生Al的沉積。優(yōu)選地，所述金屬Al的純度為99.9wt％。

陽極氧化處理結(jié)束后需將鈰基片在活化液中漂洗4～7次，然后擦拭至鈰基片露出金屬光澤，以去除鈰基體表面附著的一層暗灰色物質(zhì)。優(yōu)選地，所述采用脫脂棉擦拭至金屬鈰基體表面露出金屬光澤。

在上述方法中，活化液的制備方法如下：將無水氯化鋁少量多次加入到二取代氯化咪唑中，室溫下形成二取代氯化咪唑-氯化鋁型離子液體；所述二取代氯化咪唑和AlCl₃的摩爾比為1∶1～4。當(dāng)二取代氯化咪唑-氯化鋁型離子液體中二取代氯化咪唑和AlCl₃的摩爾比大于1∶1～4，AlCl₃在二取代氯化咪唑中不能完全溶解；當(dāng)二取代氯化咪唑-氯化鋁型離子液體中二取代氯化咪唑和AlCl₃的摩爾比小于1∶1～4，形成的鍍液呈路易斯堿性，導(dǎo)致其中的Al無法析出。優(yōu)選地，所述二取代氯化咪唑-氯化鋁型離子液體中二取代氯化咪唑和AlCl₃的摩爾比為1∶1～2。最佳優(yōu)選地，所述二取代氯化咪唑-氯化鋁型離子液體中二取代氯化咪唑和AlCl₃的摩爾比為1∶2。