0 引言 隨著航天工業的迅猛發展，對材料的各種性能 也提出了越來越高的要求。鋁金屬基復臺材料由于 具有較高的比強度和比剛度，良好的耐熱性、耐磨 性等多種優異的物理和機械性能，在航空、航天、 汽車等工業領域顯示出廣泛的應用前景 [1,2] 。但由 于材料本身增強體的大量引入而使其抗腐蝕性極 差，加之增強體多為陶瓷材料，是非導電體，陽極 氧化法不能在基體表面形成連續的陽極氧化膜。阿 羅丁化學法又由于鉻酸鹽是一種致癌的毒性物質而 使其應用受到限制。隨著稀土在工業應用中的深入 研究，近年來，國內外許多學者對鋁合金表面稀土 轉化膜進行了研究。澳大利亞航空研究室的 Hin— ton和美國南加利福尼亞大學的 Mansfeld等人在這 方面做了許多工作 [3-6] 。我們曾對純鋁和 LYl2表 面稀土轉化膜進行過研究，取得了很好的效果 [7] 。 本文研究利用混合稀土作為成膜物質，在鋁金屬基 復合材料A16061／SiCp表面獲得金黃色轉化膜，對 其抗腐蝕性能進行了研究。混合稀土價格低廉，應 用前景廣泛。 1 實驗方法 1.1 原材料 本試驗采用的成膜基體為 A16061／SiCp，其成 分和主要機械性能列于表1，混合稀土的成分列于 表2。
1.2 試樣的制備 A16061／SiCp試樣依次經過打磨拋光。擦拭粉 塵、有機除油、清洗。轉化膜成膜工藝、清洗、干 燥等工序制備出混合稀土轉化膜，其中轉化膜工藝 條件如表3所列。
1.3 抗腐蝕能力測定
(1)濕熱試驗用5Y25型恒溫恒濕箱，按 GB2361-80進行試驗。試驗條件：箱內溫度為49± 1℃；空氣通人量力每小時箱內容積的3倍；箱內相 對濕度為95％以上；環境溫度不低于20℃：試片轉 速為1／3rpm；每天連續運轉時間為8h。
(2)鹽水浸漬試驗按JB／T6073—92進行全浸 腐蝕試驗。浸漬液為3．5％NaCl；溫度為35℃；每6 天換一次鹽水，試驗周期為1個月；通過失重法計算 其腐蝕速率，單位為μg／m2·s。 (3)電化學方法評價轉化膜耐蝕性采用三電 極體系，利用美國 Parc公司生產的 M273恒電位儀 與 IBM586微機組成的電化學測試系統、測定轉化 膜在3．5％NaCl中的 Tafel曲線來評價轉化膜的耐 蝕性能，測試軟件為 M352，參比電極為飽和甘汞電 極、輔助電極為期電極，試樣面積為3．5cm2。 1.4 轉化膜的形貌觀察 在S570型掃描電子顯微鏡(SEM)下觀察混合 稀土轉化膜的表觀形貌。 1.5 轉化膜形態的確定 利用日本理學公司生產的 D／max—3B型衍射儀 (XRD)確定膜的形態。 2 結果與討論 2.1 膜的耐蝕性能 (1)不同轉化膜的耐蝕性比較為了評價混合 稀土轉化膜的耐蝕性能，將其與 MBY法、A1odine 法進行比較，各種轉化膜的濕熱試驗結果如表4所 示。從表4可以看出，混合稀土轉化膜的耐蝕性優 于MBV法和Alodine法。
(2)全浸失重試驗不同處理方法所得的轉化 膜在全浸試驗過程中的腐蝕速率如圖1所示。混合 稀土轉化膜的腐蝕速率低于MBV法和Aldee法，這 和濕熱試驗結果一致。
(3)電化學測試圖2為混合稀土轉化膜試樣 和空白試樣在3.5％NaCl溶液中的Tafel曲線。從 圖中可以看出，混合稀土轉化膜試樣的腐蝕電勢 Ecorr比無轉化膜試樣的腐蝕電勢Ecorr增大，這在一 定程度上說明了混合稀土轉化膜具有較好的抗腐蝕 性能。另一方面，混合稀土轉化膜和無轉化膜試樣 相比，Tafel曲線的陰極分支和陽極分支部向負方向 發生了移動，腐蝕過程中的陽極反應和陰極反應都 被混合稀土轉化膜有效地抑制。將 Tafel曲線經微 機處理數據后得出二種試樣的腐蝕電流jcorr和腐蝕 電阻Rd,如表5所示。 由表5可以看出，混合稀土轉化膜的Rp比未 經處理的A16061／SiCp的Rp高出19倍，而Ecorr比 未經處理的A16061／SiCp的 Ecorr小19倍。說明混 合稀土轉化膜提高了鋁金屬基復合材料 A16061／ SiCp的耐腐蝕性能。
2.2 膜的表現形貌 圖3為鋁金屬基復合材料A1606．1／SiCp表面混 合稀土轉化膜的掃描電鏡(SEM)照片，其中(a)為放 大400倍時的微觀形態；
(b)為放大800倍的微觀形 態。從照片中可以看出，混合稀土轉化膜呈現出蜂 窩狀結構，在蜂窩低谷處還排布著球形小顆粒。從 表觀形貌來看，混合稀土轉化膜完全覆蓋了基體表 面，并且比較致密，保護了基體免遭破壞。對于 A16061／SiCp來說，其腐蝕過程包括陽極溶解反應： Al-3e→Al3+和陰極去極化反應：o+2H2O+ 4e-→4OH-。任一反應被抑制時．腐蝕都會被有效 地控制。由于混合稀土轉化膜的存在阻礙了 O2和 電子在腐蝕介質與基體表面之間的轉移和傳遞，腐 蝕過程中的二個反應均受到抑制，腐蝕的動力下降， 因此混合稀土轉化膜的存在提高了材料的耐蝕性
2.3 混臺稀上轉化膜晶型的確定 圖4為鋁金屬基復合材料A16061／SiCp表面混 合稀土轉化膜的X射線衍射圖譜(XRD)。從中可 以看到。混合稀土轉化膜的 XRD圖譜未出現尖峰， 2θ角在20-40度范圍內出現了一個漫寬峰，說明 轉化膜是非晶態結構c由于非晶態結構的膜各向同 性，表面元晶界，在腐蝕介質中不易形成腐蝕微電 池，發生電化學腐蝕的可能性極小，故耐蝕性較好。
3 結論
(1)利用混合稀土為主的處理液處理鋁金屬基 復合材料A16061／3iCp印，可在基表面形成金黃色 的轉化膜，該膜的耐蝕性優于在A16061／SiCp印表 面上獲得的陽極氧化膜和化學氧化膜。
(2)混合稀土轉化膜呈現出蜂窩狀結構，在蜂窩 低谷處排布著球形小顆粒。
(3)混合稀土轉化膜是非晶態結構。
1.2 試樣的制備 A16061／SiCp試樣依次經過打磨拋光。擦拭粉 塵、有機除油、清洗。轉化膜成膜工藝、清洗、干 燥等工序制備出混合稀土轉化膜，其中轉化膜工藝 條件如表3所列。
1.3 抗腐蝕能力測定
(1)濕熱試驗用5Y25型恒溫恒濕箱，按 GB2361-80進行試驗。試驗條件：箱內溫度為49± 1℃；空氣通人量力每小時箱內容積的3倍；箱內相 對濕度為95％以上；環境溫度不低于20℃：試片轉 速為1／3rpm；每天連續運轉時間為8h。
(2)鹽水浸漬試驗按JB／T6073—92進行全浸 腐蝕試驗。浸漬液為3．5％NaCl；溫度為35℃；每6 天換一次鹽水，試驗周期為1個月；通過失重法計算 其腐蝕速率，單位為μg／m2·s。 (3)電化學方法評價轉化膜耐蝕性采用三電 極體系，利用美國 Parc公司生產的 M273恒電位儀 與 IBM586微機組成的電化學測試系統、測定轉化 膜在3．5％NaCl中的 Tafel曲線來評價轉化膜的耐 蝕性能，測試軟件為 M352，參比電極為飽和甘汞電 極、輔助電極為期電極，試樣面積為3．5cm2。 1.4 轉化膜的形貌觀察 在S570型掃描電子顯微鏡(SEM)下觀察混合 稀土轉化膜的表觀形貌。 1.5 轉化膜形態的確定 利用日本理學公司生產的 D／max—3B型衍射儀 (XRD)確定膜的形態。 2 結果與討論 2.1 膜的耐蝕性能 (1)不同轉化膜的耐蝕性比較為了評價混合 稀土轉化膜的耐蝕性能，將其與 MBY法、A1odine 法進行比較，各種轉化膜的濕熱試驗結果如表4所 示。從表4可以看出，混合稀土轉化膜的耐蝕性優 于MBV法和Alodine法。
(2)全浸失重試驗不同處理方法所得的轉化 膜在全浸試驗過程中的腐蝕速率如圖1所示。混合 稀土轉化膜的腐蝕速率低于MBV法和Aldee法，這 和濕熱試驗結果一致。
(3)電化學測試圖2為混合稀土轉化膜試樣 和空白試樣在3.5％NaCl溶液中的Tafel曲線。從 圖中可以看出，混合稀土轉化膜試樣的腐蝕電勢 Ecorr比無轉化膜試樣的腐蝕電勢Ecorr增大，這在一 定程度上說明了混合稀土轉化膜具有較好的抗腐蝕 性能。另一方面，混合稀土轉化膜和無轉化膜試樣 相比，Tafel曲線的陰極分支和陽極分支部向負方向 發生了移動，腐蝕過程中的陽極反應和陰極反應都 被混合稀土轉化膜有效地抑制。將 Tafel曲線經微 機處理數據后得出二種試樣的腐蝕電流jcorr和腐蝕 電阻Rd,如表5所示。 由表5可以看出，混合稀土轉化膜的Rp比未 經處理的A16061／SiCp的Rp高出19倍，而Ecorr比 未經處理的A16061／SiCp的 Ecorr小19倍。說明混 合稀土轉化膜提高了鋁金屬基復合材料 A16061／ SiCp的耐腐蝕性能。
2.2 膜的表現形貌 圖3為鋁金屬基復合材料A1606．1／SiCp表面混 合稀土轉化膜的掃描電鏡(SEM)照片，其中(a)為放 大400倍時的微觀形態；
(b)為放大800倍的微觀形 態。從照片中可以看出，混合稀土轉化膜呈現出蜂 窩狀結構，在蜂窩低谷處還排布著球形小顆粒。從 表觀形貌來看，混合稀土轉化膜完全覆蓋了基體表 面，并且比較致密，保護了基體免遭破壞。對于 A16061／SiCp來說，其腐蝕過程包括陽極溶解反應： Al-3e→Al3+和陰極去極化反應：o+2H2O+ 4e-→4OH-。任一反應被抑制時．腐蝕都會被有效 地控制。由于混合稀土轉化膜的存在阻礙了 O2和 電子在腐蝕介質與基體表面之間的轉移和傳遞，腐 蝕過程中的二個反應均受到抑制，腐蝕的動力下降， 因此混合稀土轉化膜的存在提高了材料的耐蝕性
2.3 混臺稀上轉化膜晶型的確定 圖4為鋁金屬基復合材料A16061／SiCp表面混 合稀土轉化膜的X射線衍射圖譜(XRD)。從中可 以看到。混合稀土轉化膜的 XRD圖譜未出現尖峰， 2θ角在20-40度范圍內出現了一個漫寬峰，說明 轉化膜是非晶態結構c由于非晶態結構的膜各向同 性，表面元晶界，在腐蝕介質中不易形成腐蝕微電 池，發生電化學腐蝕的可能性極小，故耐蝕性較好。
3 結論
(1)利用混合稀土為主的處理液處理鋁金屬基 復合材料A16061／3iCp印，可在基表面形成金黃色 的轉化膜，該膜的耐蝕性優于在A16061／SiCp印表 面上獲得的陽極氧化膜和化學氧化膜。
(2)混合稀土轉化膜呈現出蜂窩狀結構，在蜂窩 低谷處排布著球形小顆粒。
(3)混合稀土轉化膜是非晶態結構。
