文摘

铝件经常使用在汽车和航空制造等各种工业过程,以及装饰应用,所以有必要开发过程来保护这些材料,过程也可以工业化保护铝或者比铬酸治疗。本研究的目的是评估硼酸作为加速器通过优化它的浓度在铈转化膜(主要单位)和10分钟的浸泡时间和浓度为0.1 g L−1在铝保护它。评估将通过测量进行防腐性能和电化学技术(极化电阻, 、极化曲线、PC和电化学阻抗谱,EIS)氯化钠3.5% wt.水溶液和表面用扫描电子显微镜(SEM)表征。

1。介绍

铝中最显著的特点是它的多功能性,物理和机械性能的范围,可以开发值得关注。铝的性质,使这种金属及其合金最经济的和有吸引力的选项为各种使用外观,重量轻,制造多功能性、物理性能、力学性能和耐腐蚀性能1]。铝及其合金广泛应用于汽车和航空航天设备。有时的飞机是提交给激进的环境和温度的变化以及冷凝,导致腐蚀攻击他们。

多年来,研究替代铬酸盐钝化处理,以减少对环境的破坏已执行。治疗导致其他无毒涂料的发展过程与可比的粘附性能和腐蚀保护,如转换方法形成的含有磷酸盐,沉浸在解决方案或氯化铈、钇等稀土金属氯化物和研究了镧2- - - - - -5]。

铈转化膜的方法包括不同的盐,变体浸温度、阳极氧化,应用多层,浓度的变化,表面活化,并使用加速器的过氧化氢(6- - - - - -19]。

这项工作的目的是提高铈转化膜对加速器的理解,通过研究不同浓度的硼酸的影响作为一个加速器添加到主要单位为0.1 g L−160°C,和基质成分所扮演的角色。对铝表面的腐蚀性能,在铈溶液浸10分钟(0.1 g L−1CeCl3 7小时2O和溶解在0.1 M氯化钠)进行了分析。电化学测量进行质量在3.5%氯化钠水溶液和他们的反应是相关的形态学和元素组成。

2。实验过程

在这项研究中,铝表用于测试有一个4.0厘米的领域2和一个1毫米厚度名义成分表所示1。浸泡之前,金属样本使用丙酮清洗和脱脂。铈转化膜(主要单位)通过浸渍样品到0.1米的铈浴含有0.1克氯化钠溶液L−1CeCl3 7小时2O和硼酸作为加速器(0、0.1、0.5,1 g L−1)60°C 10分钟。涂料被干燥的热空气在任何进一步的处理或分析。

表1
铝成分% wt。

基质和转换层的形态方面研究了扫描电子显微镜(SEM / EDS) JEOL JSM-35C配有EDS旅行者拖拉机光谱仪北部。化学物种分布也通过EDS分析评估。

电化学表征由极化电阻( )、(PC)极化曲线和交流阻抗(EIS)进行标本的处理主要单位有或没有加速器。样本测试wt水溶液在室温下氯化钠3.5%。标准三电极设置和一个电化学的电池设计工作在室温下使用。的细胞由丙烯酸矩形框( 毫米)暴露样本面积0.785厘米2。介绍了标本的适度压力对一个o形环,避免局部破坏cerium-based层。

对电极是一个大面积石墨棒和参比电极,饱和甘汞电极SCE。电化学测量得到的AC吉尔potentiostat-galvanostat仪器连接到个人电脑。

电化学阻抗谱(EIS)进行频率范围从104到10−1赫兹,10分测量频率十年10 mV RMS开路电位的振幅。

3所示。结果与讨论

清洗和治疗标本的SEM照片如图所示1。可以看出转换涂料增长没有优惠的方向,因为他们提出了基本相同的形态学裸露的基板。

(一)
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(b)
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(c)
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(d)
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图1
扫描电镜的图像转换层铝铈浴(0.1 g L−1)在不同浓度的加速器(硼酸);(一)0,0.1 (b), 0.5 (c), (d) 1 g L−1。

图1显示了铝的显微图;之前添加的加速器主要单位的显微图显示出晶体聚合铝(图没有优惠的方向1(一))。使用硼酸作为加速器在0.1 g L−1成核的主要单位增加了结晶聚合物(图1 (b));同样,在0.5 g L−1硼酸,基质的影响,微观结构和地形在治疗的增长和白色的点(图观察1 (c))。最后,获得的主要单位1 g L−1,如图1 (d)似乎比在0.5 g L小晶体−1和0.1 g L,类似于样品−1。此外,观察数据1(一)来1 (d)也许注意到涂层的形式增长总量的原生氧化掺杂铝但没有构成一个连续的电影通常一些氧化剂做电影表面上。

表2显示了EDS分析转换治疗后而获得的铝样品图2显示了分析光谱(铜被丢弃在量化,因为它是一个在氯化铈溶液杂质由原子吸收)。这些研究在区域未被执行的主要单位,在这个地方,主要单位覆盖衬底仅为0.5 g L−1加速器的样本。表显示的成分是不同的,但铝浓度大大减少证明其他物种的形成氧化Ce (III)和一个厚氧化铝(氧化铝)层。类似的行为获得的氧含量增加后,相反的趋势,这可能与氧化铝和Ce (III)氧化层的形成。

表2
EDS分析元素和归一化的结果。

图2
EDS分析元素的光谱。

这项工作的影响研究不同浓度的硼酸作为加速器主要单位澡堂和基质成分所扮演的角色在这个解决方案中60°C。通过SEM结果表明铝主要单位的形成和发展是不均匀的表面;异构分布可能是由于增加硅浓度(表3由统计治疗EDS分析)的220个测试带来了结晶聚合物的形成,促进局部腐蚀。最后,似乎主要单位的形成不可能产生一个完全覆盖表面的标本加速器浓度更高。

表3
统计220年治疗EDS分析的测试。

SEM分析表明,一个薄膜形成在这些基质的铈治疗,甚至获得更好的外套铈在加速器的最佳浓度。

图3总结了极化电阻( )获得的数据和不使用加速器在不同底物浓度对铈治疗。比较涂料生产的行为在不同浓度的加速器,它将看到0.5 g L−1样品显示最高的 和显示一个更好的防锈保护(18167Ω×厘米2)。


图3
极化电阻的值浓度样品主要单位对待不同的加速器。

阳极极化曲线对铝标本在氯化钠3.5% wt呈现在图4。阳极曲线表明,加速器的存在减少了电化学活动,和0.5 g L−1曲线显示较低的电流密度比其他浓度。虽然电化学性能是不同的,它是证明最好的行为获得了0.5 g L−1的加速器。

(一)
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(b)
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图4
极化曲线(a)和voltammograms (b)转换层铈铝浴(0.1 g L−1)在不同浓度的加速器(硼酸);0.1、0.5和1 g L−1。评估在氯化钠3.5% wt.水溶液。

这种行为可以归因于铈的氧化物的形成,过氧化氢作为加速器的氧化物的形成,因为标准的反应是由来自降低pH值增加氧气,喜欢金属的氧化。加过氧化氢发生反应更快,由于羟基离子的形成来自直接还原的过氧化氢,但如果过氧化氢分解成氧气,氧气减少可能发生(13,20.- - - - - -22]:

也提出了(10,23],氧化物的形成的Ce (III)和Ce (IV)发生用硼酸作为加速器;这可能是由于形成硼酸的减少导致当地碱化。没有热影响硼酸分解报道,所以其效果可以持续在浸,即使加热解决方案。

结果获得的电化学阻抗谱在氯化钠3.5%铝标本wt数据所示5(一个)- - - - - -5 (c)。获得的所有情节表现出抑郁的半圆形。尼奎斯特图(图5(一个))显示半圆形直径变化,达到一个最大值为0.5 g L−1加速器的示例,这是一个趋势也在相阻抗模量与观察 波德图(图5 (b))。相角与 波德图的标本(图5 (c)显示两个时间常数和更高的阶段角度样本包含0.5 g L−1的加速器。

(一)
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(b)
(b)
(c)
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图5
尼奎斯特和缩放的奈奎斯特(a)和波德((b) - (c))阻抗情节的处理和未经处理的铝样品wt 3.5%氯化钠水溶液。

交流阻抗的研究结果表明,由于底物生成的粗糙度主要单位治疗期间,可以修改表面局部腐蚀,这可能会导致降低的腐蚀保护和解决方案的阻力的变化。对样品的高阻抗匹配的结果 、电脑和扫描电镜观察和显示强烈依赖化学转化处理的底物。中可以观察到一些不同阻力的解决方案,由于氧化铝层形成和表示在0.5 g L高防腐性能−1硼酸。

4所示。结论

结果表明,转换涂料没有优惠的方向成长。电化学测试表明,标本的最佳防腐保护评估可能达到0.5 g L−1的硼酸铈浴。一致性和可能的厚度主要单位似乎与加速器的浓度增加,但是,超出0.5 g L−1,它再次降低,这可能修改局部腐蚀的表面,从而降低防腐保护。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者要感谢的支持项目PAPIIT IN105809。卡琳娜克鲁兹也赞赏财政支持Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologia (CONACYT)(博士奖学金)和伊万朋地李进行SEM和EDS分析。