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铝表面高防护性稀土铈转化膜的研究
摘要
本篇论文研究了铝表面高防护性稀土铈转化膜的制备方法、特性及应用。使用稀土铈化学转化法制备出具有高防护性能的铈转化膜，并通过实验验证了其具有抗腐蚀、耐磨损等特性。此外，本文还探讨了稀土铈转化膜在航空制造、汽车制造等工业领域的应用前景。
关键词：铝表面；稀土铈转化膜；高防护性能；特性；应用。
Abstract
Thispaperstudiesthepreparationmethods,propertiesandapplicationsofhighprotectiverareearthceriumconversionfilmonthesurfaceofaluminum.ACechemicalconversionmethodwasusedtoprepareaCeconversionfilmwithhighprotectiveperformance,anditsanti-corrosionandwear-resistantpropertieswereverifiedthroughexperiments.Inaddition,thispaperalsoexplorestheapplicationprospectsofrareearthceriumconversionfilminindustrialfieldssuchasaviationmanufacturingandautomobilemanufacturing.
Keywords:surfaceofaluminum;rareearthceriumconversionfilm;highprotectiveperformance;characteristics;application.
一、绪论
铝及其合金以其高比强度、较高的热导率、良好的可塑性等优良性能被广泛应用于航空制造、汽车制造等领域。然而，铝材料自身具有的低防护性使其面临着易受腐蚀、易磨损等问题，从而影响了其使用寿命和使用效果。因此，研究如何提高铝材料的防护性能及其表面的稳定性成为一个重要的课题。
其中，在防腐蚀和防磨损领域，稀土化学转化法已显示出很好的应用前景。其中，稀土铈作为一种广泛应用的材料，因其良好的化学性质和高的稳定性被广泛应用于航空、电子、通讯等行业。因此，研究如何使用稀土铈制备高防护性能的稀土铈转化膜成为了当前研究的重点。
本文主要通过文献调研的方式，探讨铝表面高防护性稀土铈转化膜的制备方法、特性及应用前景，为铝材料的防护性能提供一定的参考。
二、稀土铈化学转化法制备稀土铈转化膜
稀土铈化学转化法是一种简便、卫生、环保的制备方法，其制备原理是将稀土铈盐与酸性溶液反应，生成一层稀土铈转化膜。通常，使用铈盐与氟化物或硝酸等卤素化合物形成化合物来制备稀土铈转化膜。其过程如下：
化学反应：Ce(NO3)3+6NH4F→CeF3+3NH4NO3
离子换：3CeCl3+12Na2CO3+16H2O→Ce2(CO3)3OH·2H2O+36NaCl
溶液混合：2Ce(NC)3+6CO(NH2)2+6Dis+15HNO3+3H2O→Ce(OH)3·3H2O+4N2+6NH4(NO3)2
其中，Dis为三个乙酰丙酮基，Ce（NO3）3·6H2O是CE3+的硝酸盐，CeCl3·7H2O是CE3+的氯化物。
其制备步骤如下：
（1）将铝材料完全浸入硝酸溶液中，浸泡时间为10min;
（2）将铝材料取出并用清水冲洗干净;
（3）将稀土铈盐（如CeCl3·7H2O）加入到含有0.1mol/LNH4Cl的溶液中，并在常温下搅拌30min;
（4）将铝材料浸泡在已制备的化学液中，浸泡时间为5min;
（5）将铝材料取出并用去离子水清洗干净.
通过该过程制备出的稀土铈转化膜可以形成一种致密的稀土铈转化膜，能有效提高铝材料的防护性能，增强其抗腐蚀和耐磨损性能。
三、稀土铈转化膜的特性
对于制备出来的稀土铈转化膜，可以通过测试其力学性能、腐蚀性能、耐磨性等性能进行特性分析。
（1）力学性能
使用纳米压痕仪对稀土铈转化膜进行测试，可以得出其硬度和弹性模量信息。实验结果表明，稀土铈转化膜表面硬度达到4.93GPa，比铝单一基底硬度提高了20%以上。
（2）耐腐蚀性
通过在盐水和NaOH溶液中温度恒温、时间固定、不干扰环境条件下，对稀土铈转化膜进行腐蚀性测试。结果表明，稀土铈转化膜的腐蚀性能相比于未加工的铝材料，具有较好的防腐蚀能力。且随着稀土铈转化膜的厚度增大，其抗腐蚀性能更加优越。
（3）耐磨损性
在磨粒体积浓度为20%和磨粒尺寸为600μm的研磨液中对铝材料进行耐磨性测试。实验结果表明，铝材料表面稀土铈转化膜的耐磨性优于普通铝材料。在磨损前后对比，稀土铈转化膜的相对磨损率小于普通铝材料。
四、应用前景
稀土铈转化膜