BE1028187B1 - Process for the production of chromium- and phosphorus-free chemical film on aluminum alloy surface - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Chrom- und phosphorfreien chemischen Film auf Aluminiumlegierungsoberfläche, wobei die verwendete Umwandlungslösungsformel umfasst: 0,8-3,2 mL/L H2TiF6, 0,2-1,6mL/L H2ZrF6, 0,25-0,5g/L Salicylsäure und 0,1-0,2g/L Ce(N03)3·6H2O. Das Filmbildungsprozess der vorliegenden Erfindung ist chrom- und phosphorfrei und umweltfreundlich, und der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erhaltene chemische Film weist eine bessere Korrosionsbeständigkeit und eine bessere Kombination mit einem Lackfilm auf.The invention discloses a method for producing chromium and phosphorus free chemical film on aluminum alloy surface, the conversion solution formula used comprising: 0.8-3.2 mL / L H2TiF6, 0.2-1.6mL / L H2ZrF6, 0.25- 0.5g / L salicylic acid and 0.1-0.2g / L Ce (N03) 3 · 6H2O. The film forming process of the present invention is free of chromium and phosphorus and is environmentally friendly, and the chemical film obtained by the method of the present invention has better corrosion resistance and a better combination with a paint film.
Description
; BE2021/5018 Verfahren zur Herstellung von Chrom- und phosphorfreien chemischen Film auf Aluminiumlegierungsoberfläche; BE2021 / 5018 Process for the production of chromium- and phosphorus-free chemical film on aluminum alloy surface
TECHNISCHES GEBIET Die Erfindung betrifft das Gebiet der Oberflächenbehandlung von Aluminiumlegierungen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines chrom- und phosphorfreien chemischen Films auf Aluminiumlegierungsoberfläche. Die Erfindung offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Chrom- und phosphorfreien chemischen Film auf.TECHNICAL FIELD The invention relates to the field of surface treatment of aluminum alloys. In particular, the present invention relates to a method for producing a chromium-free and phosphorus-free chemical film on an aluminum alloy surface. The invention discloses a method of making chromium and phosphorus free chemical film.
STAND DER TECHNIK Aluminium und seine Legierungen weisen eine hohe spezifische Festigkeit, eine ausgezeichnete Duktilität, eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf und sind in der Luft- und Raumfahrt- ‚ Bau- und Transportindustrie weit verbreitet. Verschiedene Serien von Aluminiumlegierungen spielen eine wichtige Rolle im fortschrittichen Herstellungsverfahren, aber unter natürlichen Bedingungen hat die Oberflächen der reinen Aluminiumlegierung eine dünne Oxidschicht und ist spröde und hat eine geringe Bindungskraft mit der Beschichtung. Insbesondere unter feuchten Bedingungen neigen Aluminiumlegierungen zu Korrosion. Daher muss die Aluminiumlegierung vor dem Lackieren einer wirksamen Behandlung unterzogen werden, um ihre Festigkeit zu verbessern. Um die Oberflächeneigenschaften von Aluminiumlegierungen zu verbessern, haben Forscher verschiedene Oberflächenmodifikationstechnologien untersucht und dünne Beschichtung durch verschiedene Oberflächenbehandlungsverfahren wie Metallmatrix- Verbundwerkstoffe, Plasmaspritzen, thermisches Sprühen, Galvanisieren und Hartanodisieren erhalten, wobei die dünne Beschichtung bessere Eigenschaft haben. Aufgrund der schlechten Haftung der Beschichtung auf dem Substrat werden diese Technologien jedoch weniger häufig verwendet. Der Titan-Zirkonium-Umwandlungsfilm hat eine ausgezeichnete Bindungskraft mit dem Beschichtungslackfilm, und das Titan / Zirkonium-Metallsalz ist gering giftig oder ungiftig und relativ kostengünstig. Es kann als Hauptsalz verwendet werden, um sechswertiges Chrom zu ersetzen. Der Nachteil der Titan-Zirkonium-Umwandlungsfilm besteht darin, dass sie eine schlechte Korrosionsbeständigkeit aufweist und viele Herstellungsverfahren nicht umweltfreundlich sind. Es besteht daher ein dringender Bedarf, ein Verfahren zur Herstellung eines umweltfreundlichen und korrosionsbeständigen chrom- und phosphorfreien chemischen Films auf Aluminiumlegierungsoberfläche zu entwickeln.BACKGROUND ART Aluminum and its alloys have high specific strength, excellent ductility, high thermal conductivity and are widely used in the aerospace, construction and transportation industries. Various series of aluminum alloys play an important role in the advanced manufacturing process, but under natural conditions the surface of the pure aluminum alloy has a thin oxide layer and is brittle and has a low bond strength with the coating. Aluminum alloys tend to corrode, especially under humid conditions. Therefore, before painting, the aluminum alloy must be subjected to an effective treatment to improve its strength. In order to improve the surface properties of aluminum alloys, researchers have studied various surface modification technologies and obtained thin coating by various surface treatment methods such as metal matrix composites, plasma spraying, thermal spraying, electroplating and hard anodizing, with the thin coating having better property. However, due to the poor adhesion of the coating to the substrate, these technologies are used less frequently. The titanium-zirconium conversion film is excellent in bonding force with the coating lacquer film, and the titanium / zirconium metal salt is slightly toxic or non-toxic and is relatively inexpensive. It can be used as the main salt to replace hexavalent chromium. The disadvantage of the titanium-zirconium conversion film is that it has poor corrosion resistance and many manufacturing processes are not environmentally friendly. There is therefore an urgent need to develop a method for producing an environmentally friendly and corrosion-resistant, chromium-free and phosphorus-free chemical film on an aluminum alloy surface.
INHALT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG Um die obigen Ziele zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines chrom- und phosphorfreien chemischen Films auf Aluminiumlegierungsoberfläche bereit, wobei die verwendete UmwandlungslösungsformelSUMMARY OF THE PRESENT INVENTION In order to achieve the above objects, the present invention provides a method for producing a chromium-free and phosphorus-free chemical film on aluminum alloy surface, the conversion solution formula used
° BE2021/5018 umfasst: 0,8-3,2 mL/L HsTiFs, 0,2-1,6mL/L H2ZrFe, 0,25-0,5g/L Salicylsäure und 0,1-0,2g/L Ce(N03)3:6H20.° BE2021 / 5018 includes: 0.8-3.2 mL / L HsTiFs, 0.2-1.6mL / L H2ZrFe, 0.25-0.5g / L salicylic acid and 0.1-0.2g / L Ce (N03) 3: 6H20.
Vorzugsweise ist bei dem Verfahren zur Herstellung des chrom- und phosphorfreien chemischen Films auf der Aluminiumlegierungsoberfläche der spezifische Arbeitsschritt: Einbringen einer zu behandelnden Aluminiumlegierung in eine oben erwähnte Umwandlungslösung und Durchführen einer Umwandlungsbehandlung.Preferably, in the method for producing the chromium-free and phosphorus-free chemical film on the aluminum alloy surface, the specific operation is: placing an aluminum alloy to be treated in a conversion solution mentioned above and performing conversion treatment.
Vorzugsweise beträgt bei dem Verfahren zur Herstellung des chrom- und phosphorfreien chemischen Films auf der Aluminiumlegierungsoberfläche die Konzentration der obigen Salicylsäure 0,35 g/L.Preferably, in the method for producing the chromium-free and phosphorus-free chemical film on the aluminum alloy surface, the concentration of the above salicylic acid is 0.35 g / L.
Vorzugsweise beträgt bei dem Verfahren zur Herstellung des chrom- und phosphorfreien chemischen Films auf der Aluminiumlegierungsoberfläche der pH-Wert der obigen Umwandlungsflüssigkeit 3,5 bis 4,5.Preferably, in the method for producing the chromium-free and phosphorus-free chemical film on the aluminum alloy surface, the pH of the above conversion liquid is 3.5 to 4.5.
Vorzugsweise wird bei dem Verfahren zur Herstellung des chrom- und phosphorfreien chemischen Films auf der Aluminiumlegierungsoberfläche die Umwandlungsbehandlung bei 25- 35°Cdurchgeführt.Preferably, in the method of forming the chromium-free and phosphorus-free chemical film on the aluminum alloy surface, the conversion treatment is carried out at 25-35 ° C.
Vorzugsweise beträgt bei dem Verfahren zur Herstellung des chrom- und phosphorfreien chemischen Films auf der Aluminiumlegierungsoberfläche die Konzentration der H2TiFs 4mL/L.In the method for producing the chromium- and phosphorus-free chemical film on the aluminum alloy surface, the concentration of the H2TiFs is preferably 4mL / L.
Vorzugsweise beträgt bei dem Verfahren zur Herstellung des chrom- und phosphorfreien chemischen Films auf der Aluminiumlegierungsoberfläche die Konzentration der H2ZrFs 0,4mL/L.In the process for producing the chromium-free and phosphorus-free chemical film on the aluminum alloy surface, the concentration of the H2ZrFs is preferably 0.4mL / L.
Vorzugsweise beträgt bei dem Verfahren zur Herstellung des chrom- und phosphorfreien chemischen Films auf der Aluminiumlegierungsoberfläche die Konzentration der obigen Ce(N03)3-6H20 0,14 g/l.Preferably, in the method for producing the chromium-free and phosphorus-free chemical film on the aluminum alloy surface, the concentration of the above Ce (NO 3) 3-6H 2 O is 0.14 g / l.
Die vorliegende Erfindung umfasst mindestens die folgenden vorteilhaften Wirkungen: Das Filmbildungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist chrom- und phosphorfrei und umweltfreundlich, und der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erhaltene chemische Film weist eine bessere Korrosionsbeständigkeit und eine bessere Kombination mit einem Lackfilm auf. Dies liegt daran, dass Salicylsäure als Derivat von Phenol unter bestimmten Bedingungen an der Substratgrenzfläche chemisch adsorbieren oder polymerisieren kann.The present invention comprises at least the following advantageous effects: The film forming method of the present invention is free of chromium and phosphorus and is environmentally friendly, and the chemical film obtained by the method of the present invention has better corrosion resistance and a better combination with a paint film. This is because salicylic acid, as a derivative of phenol, can chemically adsorb or polymerize at the substrate interface under certain conditions.
Zusätzlich werden während des Filmbildungsprozesses die Nukleinsäurebindung in der Salicylsäure und der Hydroxylgruppe estergebunden und können mit dem Titanion kombiniert werden, was einen guten Koordinationseffekt hat und die stabile Bildung des chemischen Umwandlungsfilms erheblich erleichtert, wodurch die Korrosionsbeständigkeit erheblich verbessert wird.In addition, during the film formation process, the nucleic acid bond in the salicylic acid and the hydroxyl group are ester-bonded and can be combined with the titanium ion, which has a good coordination effect and greatly facilitates the stable formation of the chemical conversion film, thereby greatly improving the corrosion resistance.
Andere Vorteile, Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden teilweise durch die folgende Beschreibung verkörpert und teilweise von dem Fachmann durch die Forschung und Praxis der vorliegenden Erfindung verstanden.Other advantages, objects, and features of the present invention will be embodied in part by the following description, and in part understood by those skilled in the art through research and practice of the present invention.
° BE2021/5018° BE2021 / 5018
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG Figur 1 zeigt die Oberflächenmorphologie der Titan-Zirkonium-Umwandlungsfilm, die unter verschiedenen Reaktionszeiten erhalten wurden; Figur 2 zeigt die Querschnittsmorphologie der in Beispiel 8 erhaltenen Titan-Zirkonium- Umwandlungsfilm.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING Figure 1 shows the surface morphology of titanium-zirconium conversion films obtained under different reaction times; FIG. 2 shows the cross-sectional morphology of the titanium-zirconium conversion films obtained in Example 8.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen ausführlicher beschrieben, so dass der Fachmann gemäß dem Text der Beschreibung die Erfindung implementieren kann.DETAILED DESCRIPTION The present invention will now be described in more detail with reference to the embodiments so that those skilled in the art can, according to the text of the description, implement the invention.
1. Experimenteller Teil1. Experimental part
1.1 Filmbildungsverfahren Das Grundmaterial ist eine Aluminiumlegierung AA6061. Zuerst wird das Substrat ZHM-1026 (gekauft von der Umwandlungsfilmabteilung des Wuhan Institute of Material Protection) einer einstufigen Säureentfettungsbehandlung unterzogen und dann in die Umwandlungslösung eingetaucht, um einen Film zu bilden. Die Umwandlungslösungsformel und die Prozessbedingungen sind: H:TiF5 0,8 = 32 mLL, H2ZrFs 02 - 1,6 mLL, Natriumhexametaphosphat 0,1-0,5 g/L, Ce(N03)3:6H20 0,1 - 0,2 g/L, pH-Wert 3,5 bis 4,5, Reaktionstemperatur 25 bis 35°C, Reaktionszeit 90 bis 150s. Die verwendeten chemischen Reagenzien sind alle chemisch rein. Die filmbildenden Proben wurden auf natürliche Weise luftgetrocknet und nach 24 Stunden Alterung einem Leistungstest unterzogen.1.1 Film forming process The base material is AA6061 aluminum alloy. First, the substrate ZHM-1026 (purchased from the conversion film department of the Wuhan Institute of Material Protection) is subjected to a one-step acid degreasing treatment and then immersed in the conversion solution to form a film. The conversion solution formula and the process conditions are: H: TiF5 0.8 = 32 mLL, H2ZrFs 02 - 1.6 mLL, sodium hexametaphosphate 0.1-0.5 g / L, Ce (N03) 3: 6H20 0.1 - 0, 2 g / L, pH value 3.5 to 4.5, reaction temperature 25 to 35 ° C, reaction time 90 to 150s. The chemical reagents used are all chemically pure. The film-forming samples were naturally air dried and subjected to a performance test after aging for 24 hours.
1.2 Leistungstest1.2 Performance test
1.2.1 Kupfersulfat-Tropfen -Test Der Kupfersulfat-Tropfen-Test wurde verwendet, um die Korrosionsbeständigkeit der Titan- Zirkonium-Umwandlungsfilm zu erfassen, und um die Zeit, die der Tropfen brauchte, um von himmelblau nach hellrot zu wechseln, aufzuzeichnen. Die Zusammensetzung der Tropfen beträgt: 13 mL/L Salzsäure, 41 g/L Kupfersulfatpentahydrat und 35 g /L Natriumchlorid.1.2.1 Copper Sulphate Drop Test The copper sulfate drop test was used to assess the corrosion resistance of the titanium-zirconium conversion film and the time it took for the drop to change from sky blue to light red. The composition of the drops is: 13 mL / L hydrochloric acid, 41 g / L copper sulfate pentahydrate and 35 g / L sodium chloride.
1.2.2 Elektrochemischer Test Die elektrochemische Arbeitsstation CHI660D wurde für elektrochemische Tests verwendet. Als Versuchsmedium wird 3,5% ige Natriumchloridlösung Verwendet. Starten des Tafel- Kurventests, wenn Leerlaufpotential in der Natriumchloridlösung stabil ist. Die Abtastrate beträgt 0,01 V/s und der Abtastbereich beträgt -1.1 - -0.5V.1.2.2 Electrochemical test The electrochemical workstation CHI660D was used for electrochemical tests. 3.5% sodium chloride solution is used as the test medium. Start the Tafel curve test when the open circuit potential in the sodium chloride solution is stable. The sampling rate is 0.01 V / s and the sampling range is -1.1 - -0.5V.
1.2.3 SEM- und EDS-Analyse Ein Rasterelektronenmikroskop Sigma 300 wurde verwendet, um die Oberflächenmorphologie und die Querschnittsmorphologie der = Titan-Zirkonium- Umwandlungsfilm zu beobachten, wobei die Beschleunigungsspannung 20 kV betrug. Ein Energiespektrometer wurde verwendet, um die chemische Zusammensetzung der Titan- Zirkonium-Umwandlungsfilm zu analysieren.1.2.3 SEM and EDS analysis A Sigma 300 scanning electron microscope was used to observe the surface morphology and the cross-sectional morphology of the titanium-zirconium conversion film, the accelerating voltage being 20 kV. An energy spectrometer was used to analyze the chemical composition of the titanium-zirconium conversion film.
2. Ausführungsform Alle folgenden Ausführungsformen übernehmen das oben erwähnte Umwandlungsbehandlungsverfahren: Beispiel 1 Wenn H2ZrFe 0,2 mL/L beträgt, Salicylsäure 0,3 g/L beträgt, Ce(N03)3:6H2O 0,14 g/L beträgt, pH-Wert 4,5 beträgt, Reaktionstemperatur 30°C beträgt und Reaktionszeit 90s beträgt, wurde der Einfluss des unterschiedlichen Volumenanteils von H2TiFs auf die Korrosionsbeständigkeit der Titan-Zirkonium-Umwandlungsfilm untersucht. Tabelle 1: Einfluss des Volumenanteils von H2TiFs auf die Korrosionsbeständigkeit der Titan-Zirkonium-Umwandlungsfilm HeTiFe/(mL:L1) Tropfzeit/s Jorr! (HA cr?) 0 32 5,216 1 103 1,256 2 129 0,832 4 132 0,687 8 111 1,228 Beispiel 2 Wenn H2TiFs 4 mL/L beträgt, Salicylsäure 0,3 g/L beträgt, Ce(N03)3:6H2O0 0,14 g/L beträgt, pH-Wert 4,5 beträgt, Reaktionstemperatur 30°C beträgt und Reaktionszeit 90s beträgt, wurde der Einfluss des unterschiedlichen Volumenanteils von H2ZrFs auf die Korrosionsbeständigkeit der Titan-Zirkonium-Umwandlungsfilm untersucht.2nd Embodiment All of the following embodiments adopt the above-mentioned conversion treatment method: Example 1 When H2ZrFe is 0.2 mL / L, salicylic acid is 0.3 g / L, Ce (N03) 3: 6H2O is 0.14 g / L, pH- Value is 4.5, the reaction temperature is 30 ° C and the reaction time is 90s, the influence of the different volume fraction of H2TiFs on the corrosion resistance of the titanium-zirconium conversion film was investigated. Table 1: Influence of the volume fraction of H2TiFs on the corrosion resistance of the titanium-zirconium conversion film HeTiFe / (mL: L1) dropping time / s Jorr! (HA cr?) 0 32 5.216 1 103 1.256 2 129 0.832 4 132 0.687 8 111 1.228 Example 2 When H2TiFs is 4 mL / L, salicylic acid is 0.3 g / L, Ce (N03) 3: 6H2O0 0.14 g / L, pH 4.5, reaction temperature 30 ° C and reaction time 90s, the influence of the different volume fraction of H2ZrFs on the corrosion resistance of the titanium-zirconium conversion film was investigated.
Tabelle 2: Einfluss des Volumenanteils von H2ZrFs auf die Korrosionsbeständigkeit der Titan-Zirkonium-Umwandlungsfilm H2ZrFe /(ML:L") Tropfzeit/s Jorr! (HA cr?) 0 61 2,538 0,2 121 0,909 0,4 131 0,533 0,8 128 0,777 1,5 108 0,948 5 Beispiel 3 Wenn H:TiFe 4 mL/L beträgt, H2ZrFs 0.4 mL/L beträgt, Salicylsäure 0,3 g/L beträgt, pH-Wert 4,5 beträgt, Reaktionstemperatur 30°C beträgt und Reaktionszeit 90s beträgt, wurde der Einfluss der Massenkonzentration von Ce(N0:3)36H2O0 auf die Korrosionsbeständigkeit der Titan- Zirkonium-Umwandlungsfilm untersucht, wobei die Ergebnisse in Tabelle 3 gezeigt sind.Table 2: Influence of the volume fraction of H2ZrFs on the corrosion resistance of the titanium-zirconium conversion film H2ZrFe / (ML: L ") drop time / s Jorr! (HA cr?) 0 61 2.538 0.2 121 0.909 0.4 131 0.533 0, 8 128 0.777 1.5 108 0.948 5 Example 3 If H: TiFe is 4 mL / L, H2ZrFs is 0.4 mL / L, salicylic acid is 0.3 g / L, pH is 4.5, reaction temperature is 30 ° C and the reaction time is 90 seconds, the influence of the mass concentration of Ce (N0: 3) 36H2O0 on the corrosion resistance of the titanium-zirconium conversion films was examined, the results being shown in Table 3.
Tabelle 3: Einfluss der Massenkonzentration von Ce(N0:)3:6H2O0 auf die Korrosionsbeständigkeit der Titan-Zirkonium-Umwandlungsfilm Ce(N03)3:6H20 /(g-L!) Tropfzeit/s Jorr! (HA cr?) 0 82 1,104 0,07 123 0,711 0,14 159 0,458 0,2 131 0,681 0,3 101 0,834 Beispiel 4 Wenn H2TiFs 4 mL/L beträgt, H2ZrFs 0.4 mL/L beträgt, Ce(NO3)3:6H2O 0,14 g/L beträgt, pH- Wert 4,5 beträgt, Reaktionstemperatur 30°C beträgt und Reaktionszeit 90s beträgt, wurde der Einfluss der Massenkonzentration von Salicylsäure auf die Korrosionsbeständigkeit der Titan- Zirkonium-Umwandlungsfilm untersucht:Table 3: Influence of the mass concentration of Ce (N0:) 3: 6H2O0 on the corrosion resistance of the titanium-zirconium conversion film Ce (N03) 3: 6H20 / (g-L!) Dropping time / s Jorr! (HA cr?) 0 82 1.104 0.07 123 0.711 0.14 159 0.458 0.2 131 0.681 0.3 101 0.834 Example 4 If H2TiFs is 4 mL / L, H2ZrFs is 0.4 mL / L, Ce (NO3) 3 : 6H2O is 0.14 g / L, pH is 4.5, reaction temperature is 30 ° C and reaction time is 90s, the influence of the mass concentration of salicylic acid on the corrosion resistance of the titanium-zirconium conversion film was investigated:
Tabelle 4: Einfluss der Massenkonzentration von Salicylsäure auf die Korrosionsbeständigkeit der Titan-Zirkonium-Umwandlungsfilm Salicylsäure /(g:L”) Tropfzeit/s Jorr! (aA er?) 0 126 0,834 0,25 136 0,637 0,30 158 0,501 0,35 178 0,337 0,50 169 0,414 Beispiel 5 Wenn H2TiFs 4 mL/L beträgt, H2ZrFe 0.4 mL/L beträgt, Salicylsäure 0,35 g/L beträgt, Ce(N03)3:6H2O 0,14 g/L beträgt, pH-Wert 4,5 beträgt und Reaktionstemperatur 30°C beträgt, wurde der Einfluss der Reaktionszeit auf die Korrosionsbeständigkeit der Titan-Zirkonium- Umwandlungsfilm untersucht, wobei die Ergebnisse in Tabelle 5 gezeigt sind.Table 4: Influence of the mass concentration of salicylic acid on the corrosion resistance of the titanium-zirconium conversion film Salicylic acid / (g: L ”) dropping time / s Jorr! (aA er?) 0 126 0.834 0.25 136 0.637 0.30 158 0.501 0.35 178 0.337 0.50 169 0.414 Example 5 If H2TiFs is 4 mL / L, H2ZrFe is 0.4 mL / L, salicylic acid 0.35 g / L, Ce (N03) 3: 6H2O is 0.14 g / L, pH is 4.5 and the reaction temperature is 30 ° C, the influence of the reaction time on the corrosion resistance of the titanium-zirconium conversion film was examined, wherein the results are shown in Table 5.
Tabelle 5: Einfluss der Reaktionszeit auf die Korrosionsbeständigkeit der Titan-Zirkonium-Umwandlungsfilm Reaktionszeit/s Tropfzeit/s Jorr! (4A err?) 60 82 1,252 90 113 0,941 120 183 0,348 150 166 0,479 300 159 0,502 Figur 1 zeigt die Oberflächenmorphologie der Titan-Zirkonium-Umwandlungsfilm, die unter verschiedenen Reaktionszeiten erhalten wurde, (a) Os, (b) 60s, (c) 1205, (d) 180s.Table 5: Influence of the reaction time on the corrosion resistance of the titanium-zirconium conversion film reaction time / s drip time / s Jorr! (4A err?) 60 82 1.252 90 113 0.941 120 183 0.348 150 166 0.479 300 159 0.502 Figure 1 shows the surface morphology of the titanium-zirconium conversion film that was obtained under different reaction times, (a) Os, (b) 60s, ( c) 1205, (d) 180s.
Aus Figur 1 ist ersichtlich, dass die Oberfläche der freiliegenden AA6061-Aluminiumlegierung Relativ glatt ist, es entstehen nur einige Kratzer und Rillen während der Verarbeitung.From Figure 1 it can be seen that the surface of the exposed AA6061 aluminum alloy is relatively smooth, there are only a few scratches and grooves during processing.
Wenn die Reaktionszeit 60s beträgt, bewirkt die Wasserstoffentwicklung, dass eine große Anzahl von Poren mit einer PorengröBe von 1 bis 10um auf der Oberfläche des Substrats einen porôsen Strukturfilm bildet.When the reaction time is 60 seconds, the evolution of hydrogen causes a large number of pores with a pore size of 1 to 10 µm to form a porous structural film on the surface of the substrate.
Wenn die Reaktionszeit 120s beträgt, sind die Risse auf der Oberfläche der Titan-Zirkonium- Umwandlungsfilm im Wesentlichen verschwunden.When the response time is 120 seconds, the cracks on the surface of the titanium-zirconium conversion film have substantially disappeared.
Wenn die Reaktionszeit 180s beträgt,If the response time is 180s,
beginnen Risse auf der Titan-Zirkonium-Umwandlungsfilm aufgrund der Stapelung filmbildender Partikel aufzutreten.Cracks start to appear on the titanium-zirconium conversion film due to the stacking of film-forming particles.
Beispiel 6 Wenn H2TiFs 4 MUL beträgt, H2ZrFs 0.4 mL/L beträgt, Salicylsäure 0,35g/L beträgt, Ce(N03)3:6H2O 0,14 g/L beträgt, pH-Wert 4,5 beträgt und Reaktionszeit 120s beträgt, wurde der Einfluss der Reaktionstemperatur auf die Korrosionsbeständigkeit der Titan-Zirkonium- Umwandlungsfilm untersucht, wobei die Ergebnisse in Tabelle 6 gezeigt sind.Example 6 If H2TiFs is 4 MUL, H2ZrFs is 0.4 mL / L, salicylic acid is 0.35g / L, Ce (N03) 3: 6H2O is 0.14 g / L, pH is 4.5 and reaction time is 120s, The influence of the reaction temperature on the corrosion resistance of the titanium-zirconium conversion films was examined, and the results are shown in Table 6.
Tabelle 6: Einfluss der Reaktionstemperatur auf die Korrosionsbeständigkeit der Titan-Zirkonium-Umwandlungsfilm Reaktionstemperatur/°C Tropfzeit/s Jorr! (HA cr?) 99 1,083 138 0,684 175 0,455 184 0,339 162 0,410 Beispiel 7 Wenn H2TiFs 4 MUL beträgt, H2ZrFs 0.4 mL/L beträgt, Salicylsäure 0,35g/L beträgt, 15 Ce(NOs);:6H2O 0,14 g/L beträgt, Reaktionstemperatur 30°C beträgt und Reaktionszeit 120s beträgt, wurde der Einfluss des pH-Werts auf die Korrosionsbeständigkeit der Titan-Zirkonium- Umwandlungsfilm untersucht, wobei die Ergebnisse in Tabelle 7 gezeigt sind.Table 6: Influence of the reaction temperature on the corrosion resistance of the titanium-zirconium conversion film Reaction temperature / ° C dropping time / s Jorr! (HA cr?) 99 1.083 138 0.684 175 0.455 184 0.339 162 0.410 Example 7 When H2TiFs is 4 MUL, H2ZrFs is 0.4 mL / L, salicylic acid is 0.35 g / L, 15 Ce (NOs) ;: 6H2O 0.14 g / L, the reaction temperature is 30 ° C, and the reaction time is 120 seconds, the influence of pH on the corrosion resistance of the titanium-zirconium conversion films was examined, and the results are shown in Table 7.
Tabelle 7: Einfluss des pH-Werts auf die Korrosionsbeständigkeit 20 der Titan-Zirkonium-Umwandlungsfilm pH-Wert Tropfzeit/s Jorr! (HA: Grm?) 3,0 113 0,988 3,5 138 0,602 4,0 189 0,207 4,5 175 0,454 5,0 162 0,512Table 7: Influence of the pH value on the corrosion resistance 20 of the titanium-zirconium conversion film pH value dropping time / s Jorr! (HA: Grm?) 3.0 113 0.988 3.5 138 0.602 4.0 189 0.207 4.5 175 0.454 5.0 162 0.512
Beispiel 8 (das beste Beispiel) Dabei beträgt H2TiF6 4 mL/L, H2ZrF6 beträgt 0.4 mL/L, Ce(N03)3-6H20 beträgt 0,14 g/L, Salicylsäure beträgt 0,35g/L, Reaktionszeit beträgt 1205, Reaktionstemperatur beträgt 30°C und pH-Wert beträgt 4,0.Example 8 (the best example) Here, H2TiF6 is 4 mL / L, H2ZrF6 is 0.4 mL / L, Ce (N03) 3-6H20 is 0.14 g / L, salicylic acid is 0.35g / L, reaction time is 1205, reaction temperature is 30 ° C and pH is 4.0.
Figur 2 zeigt die Querschnittsmorphologie der in Beispiel 8 erhaltenen Titan-Zirkonium- Umwandlungsfilm. Aus Figur 2 ist ersichtlich, dass die Titan-Zirkonium-Umwandlungsfilm und die Aluminiumlegierung AA6081 gut kombiniert sind und es keine offensichtliche Grenzfläche gibt. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Dicke des Titan-Zirkonium-Umwandlungsfilms 1,2 um.FIG. 2 shows the cross-sectional morphology of the titanium-zirconium conversion films obtained in Example 8. It can be seen from Figure 2 that the titanium-zirconium conversion film and the aluminum alloy AA6081 are well combined and there is no obvious interface. At this time, the thickness of the titanium-zirconium conversion film is 1.2 µm.
Tabelle 8 zeigt die chemische Zusammensetzung der in Beispiel 8 erhaltenen Titan- Zirkonium-Umwandlungsfilm. Aus Tabelle 8 ist ersichtlich, dass die Hauptelemente der Titan- Zirkonium-Umwandlungsfilm Al, O, Ti, C und Mg sind, wobei der Gesamtmassenanteil der drei Elemente Al, O und C etwa 95% beträgt. Es wird ferner bestätigt, dass die durch die Erfindung hergestellte Umwandlungsfilm phosphor- und chromfrei, umweltfreundlich und harmlos ist.Table 8 shows the chemical composition of the titanium-zirconium conversion films obtained in Example 8. It can be seen from Table 8 that the main elements of the titanium-zirconium conversion films are Al, O, Ti, C and Mg, and the total mass fraction of the three elements Al, O and C is about 95%. It is further confirmed that the conversion film produced by the invention is free of phosphorus and chromium, environmentally friendly and harmless.
Tabelle 8: Chemische Zusammensetzung der Titan-Zirkonium-Umwandlungsfilm Element Massenanteil (%) Atomanteil (%) Al 78,56 71,43 O 8,43 12,93 Ti 5,13 2,63 C 5,08 10,34 Mg 1,37 1,26 F 0,56 0,72 si 0,63 0,55 Fe 0,20 0,09 Zr 0,04 0,01 Messung der Filmbindungskraft Lackleistung der Umwandlungsfilm Verwenden eines 100-Gitter-Messer gemäß dem in der nationalen Norm GB / T9286-1998 "Farben und Lacke - Querschnittstest" beschriebenen Testverfahren, um die Oberfläche des Teststücks einmal horizontal und vertikal zu kratzen, und 100 quadratische Gitter mit 1mm° zu erhalten, dass die Matrix an den Kratzern freigelegt wird, wobei das Substrat an den Kratzern freigelegt werden muss. Kleben des speziellen 3M-Klebebands auf den gesamten Querschnittbereich nach dem Querschneiden und dann schnell Abreißen des Klebebands.Table 8: Chemical Composition of Titanium-Zirconium Conversion Film Element Mass Fraction (%) Atomic Fraction (%) Al 78.56 71.43 O 8.43 12.93 Ti 5.13 2.63 C 5.08 10.34 Mg 1 , 37 1.26 F 0.56 0.72 si 0.63 0.55 Fe 0.20 0.09 Zr 0.04 0.01 Measurement of the film binding force Paint performance of the conversion film Using a 100-grid knife according to the one in the national standard GB / T9286-1998 "Paints and varnishes - cross-sectional test" described test method to scratch the surface of the test piece once horizontally and vertically, and to obtain 100 square grids with 1mm ° that the matrix is exposed at the scratches, the Substrate must be exposed at the scratches. Sticking the special 3M adhesive tape on the entire cross-sectional area after cross cutting and then quickly tearing off the adhesive tape.
° BE2021/5018 Wiederholen Sie diesen Vorgang fünfmal. Verwenden Sie eine Lupe, um festzustellen, ob sich der Farbfilm im Querschnittbereich ablöst. Hier wird die Lackierleistung der Umwandlungsfilm nach dem Ablösezustand des Lackes bewertet.° BE2021 / 5018 Repeat this process five times. Use a magnifying glass to see if the paint film is peeling off in the cross-sectional area. Here, the painting performance of the conversion film is evaluated according to the peeling state of the paint.
Das Querschnittverfahren wird verwendet, um die Haftung von Lackfilm, grauem Lack und Umwandlungsfilm zu untersuchen. Gemäß dem Bewertungsstandard von GB9286-98 erreichte die Kombination von Umwandlungsfilm und Primer der vorliegenden Erfindung den Standard gB9286-98. Klasse O (Tabelle 3.21), wobei die Kombination aus Lackfilm, grauem Lack und Umwandlungsfilm extrem gut ist und erreicht die relevanten Standards der industriellen Produktion.The cross-sectional method is used to study the adhesion of paint film, gray paint and conversion film. According to the evaluation standard of GB9286-98, the combination of conversion film and primer of the present invention achieved standard gB9286-98. Class O (Table 3.21), whereby the combination of paint film, gray paint and conversion film is extremely good and meets the relevant standards of industrial production.
Tabelle 9 Ergebnis des Querschnittstests LE LeereProbe 1 Ti-Zr-Umwandlungsfilm— Lack 3 Level2 1 Level graue Lack Level 2 Level 0 Aus Tabelle 9 ist ersichtlich, dass die Bindungskraft des Umwandlungsfilms der vorliegenden Erfindung und des Lackfilms sehr gut ist und den Industriestandard erreicht. Dies liegt daran, dass Salicylsäure durch chemische Absorption der Esterbindung mit Ti** kombiniert werden kann und eine gute Chelatbildungseffekt hat.Table 9 Result of cross-sectional test LE EmptyProbe 1 Ti-Zr conversion film - paint 3 Level2 1 level gray paint Level 2 Level 0 From Table 9, it can be seen that the bonding force of the conversion film of the present invention and the paint film is very good and meets the industry standard. This is because salicylic acid can be combined with Ti ** by chemical absorption of the ester bond and has a good chelating effect.
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben offenbart wurden, sind sie nicht auf die in der Beschreibung und den Ausführungsformen aufgeführten Anwendungen beschränkt. Sie können auf verschiedene für die vorliegende Erfindung geeignete Felder angewendet werden. Für diejenigen, die mit dem Gebiet vertraut sind, kann es leicht sein Ohne von dem durch die Ansprüche und den äquivalenten Umfang definierten allgemeinen Konzept abzuweichen, ist die vorliegende Erfindung daher nicht auf die spezifischen Details und die hier gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.Although the embodiments of the present invention have been disclosed above, they are not limited to the applications listed in the description and the embodiments. They can be applied to various fields suitable for the present invention. It may be easy for those familiar with the field Without departing from the general concept defined by the claims and the equivalent scope, therefore, the present invention is not limited to the specific details and the embodiments shown and described herein.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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BE20215018A BE1028187B1 (en) | 2021-01-13 | 2021-01-13 | Process for the production of chromium- and phosphorus-free chemical film on aluminum alloy surface |
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BE20215018A BE1028187B1 (en) | 2021-01-13 | 2021-01-13 | Process for the production of chromium- and phosphorus-free chemical film on aluminum alloy surface |
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110117785A (en) * | 2019-05-22 | 2019-08-13 | 武汉材料保护研究所有限公司 | A kind of preparation method of aluminum alloy surface chromium-phosphorus-free chemical films |
-
2021
- 2021-01-13 BE BE20215018A patent/BE1028187B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110117785A (en) * | 2019-05-22 | 2019-08-13 | 武汉材料保护研究所有限公司 | A kind of preparation method of aluminum alloy surface chromium-phosphorus-free chemical films |
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FG | Patent granted |
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