CN101597758B - 建筑铝型材表面低铬防腐化学转化处理液及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑铝型材表面低铬防腐化学转化处理液及其使用方法，该技术是将建筑铝型材置于含铬酸盐0.6～2.0克/升、氟化合物0.3～0.9克/升、锌盐0.1～0.6克/升、硝酸盐0.2～0.8克/升、稀土金属盐0.1～0.5克/升、稳定剂0.3～1.0克/升、pH值1.8～2.2、温度5～40℃的槽液中处理，处理时间3～5分钟或0.5～1.5分钟，即可在建筑铝型材表面上形成一层致密均匀、膜厚1～2μm的金黄色至彩虹色的铬酸盐转化膜。本发明具有工艺简单，不含铁氰化钾，铬酸盐含量低，溶液稳定，沉渣少，使用周期长，环境污染和废水治理费用少，废液经处理后达到排放标准，常温使用，节省能源，综合成本低等优点。

Description

建筑铝型材表面低铬防腐化学转化处理液及其使用方法 

技术领域：

本发明涉及铝合金表面化学转化膜处理技术领域，特别涉及一种建筑铝型材表面低铬防腐化学转化处理液及其使用方法。 

背景技术：

建筑用铝合金型材由于要求耐蚀、耐候、耐磨、外观装饰好和使用寿命长等较高的综合性能，因此，铝型材在采用静电粉末喷涂和氟碳树脂漆涂覆等工艺进行表面防护装饰之前，必需进行表面化学转化处理，以提高涂层与基材的结合力和满足高耐蚀性要求，我国目前基本上还是采用铬酸盐转化处理这种方法。欧美部分国家为保护环境推出无铬酸盐体系，但由于耐蚀性较差，各项性能指标达不到国家标准的要求，因此无铬化学转化处理在建筑用铝合金型材中还没有得到广泛应用。铬酸盐转化处理液虽然存在一定的环境污染问题，但价格低廉，防腐性能好，与涂料的附着力强，大部分国家仍采用含铬体系，英国的航空部门将铬酸盐转化膜为涂料的底层，日本因其排污处理设备完善也广泛采用铬酸盐转化膜。国内近年来开始研究铬酸盐转化处理技术，陆续开发了一些铬酸盐转化处理液，但目前普遍以铁氰化钾为促进剂，铁氰化物会受紫外光的催化而分解成有毒的氰化物，同时存在铬酸盐含量高，废水处理费用高，铬化液稳定性较差，溶液容易变浑浊，沉渣较多，工件易表面挂灰，铬化膜耐蚀性较差，抗盐雾低于国家标准的168h，膜层粗糙、疏松，附着力差等缺陷。 

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种不含铁氰化钾，铬酸盐含量低，溶液稳定，沉渣少，使用周期长，环境污染和废水治理费用少，低能耗，综合成本低，膜层致密均匀，色泽鲜艳，耐蚀性能优越的建筑铝型材表面低铬防腐化学转化处理液及其使用方法。 

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为： 

一种建筑铝型材表面低铬防腐化学转化处理液，其特征在于：该处理液含铬酸盐0.6～2.0克/升，氟化合物0.3～0.9克/升，锌盐0.1～0.6克/升，硝酸盐0.2～0.8克/升，稀土金属盐0.1～0.5克/升，稳定剂0.3～1.0克/升，pH值1.8～2.2，处理液的温度5～40℃。其中，稳定剂为柠檬酸、酒石酸、乙二胺四乙酸、葡萄糖酸中的至少一种。 

所述的稀土金属盐采用氯化铈、硫酸镧、氯化镨中的至少一种。 

所述的铬酸盐采用铬酸钠、铬酸钾中的至少一种。 

所述的氟化合物采用氢氟酸、氟化铵、氟化氢铵、氟化钠、氟硼酸钾中的至少一种。 

所述的锌盐采用硝酸锌、磷酸锌中的至少一种。 

所述的硝酸盐采用硝酸胺、硝酸钾、硝酸钠中的至少一种。 

该建筑铝型材表面低铬防腐化学转化处理液的使用方法为，其工艺流程如下：装挂→酸蚀脱脂→水洗→水洗→铬酸盐转化处理→水洗→水洗→纯水洗→沥水→烘干→喷涂→固化，从而得到能在建筑铝型材表面上形成一层致密均匀、膜厚1～2μm的金黄色至彩虹色的铬酸盐转化膜，抗盐雾试验超过国家标准的168h，其中 

(1)酸蚀脱脂，采用5～10％硫酸，0.3～0.8％氢氟酸，0.01～0.03％TX-10乳化剂；室温下处理3～5分钟，清除铝件表面粘附的油脂、自然氧化膜和灰尘等污染物，使铝合金基体裸露出来，形成均匀的活化表面； 

(2)铬酸盐转化处理，采用上述的建筑铝型材表面低铬防腐化学转化处理液处理，浸渍2～5分钟或喷淋0.5～1.5分钟，喷淋压力0.08～0.12MPa，搅拌方式为溶液循环或压缩空气搅拌； 

(3)纯水洗，保持纯水的导电率≤100μs/cm； 

(4)烘干，采用热风循环烘干炉干燥，时间10～30分钟，温度50～65℃。烘干温度不应超过65℃，温度过高会使转化膜出现裂纹，容易粉化，降低涂层与基体的附着力和抗蚀性。 

本发明的目的和方案是通过如下措施来确定和实现的： 

(1)筛选出稀土金属盐替代铁氰化钾为形成铬化膜的促进剂 

稀土金属盐对形成铬化膜有促进作用，在酸性铬酸盐介质中呈现出氧化性，起到加速阴极去极化作用，提高了微电池的电流密度，从而加快成膜速度，降低反应温度，缩短成膜时间。此外，稀土金属盐还参与成膜反应，生成金黄色的铝稀土金属盐复合物在铬酸盐膜上沉积，弥补了铬酸盐膜的不致密性，从而提高了铬酸盐转化膜的耐蚀性。稀土金属盐含量低，成膜速度慢，膜较薄，颜色浅；稀土金属盐含量高，成膜速度快，颜色深，耐蚀性好，但成本增加。 

(2)优选出具有高稳定性能的稳定剂 

优选出由含有羧基、羟基的有机酸调配组合而成的稳定剂，其主要作用是与过量的Al³⁺形成稳定的络合物，还能控制、降低成膜反应速度，掩蔽溶液中杂质的干扰，提高铬化液的稳定性。同时，能通过物理和化学作用吸附在铝基体表面，两者的协同效应使其具有较高的覆盖度，从而提高缓蚀效果，有效地抑制Al³⁺的产生，减少沉渣的生成，避免了工件表面挂灰。稳定剂含量过低，络合效果差，起不到抑制沉渣的作用；稳定剂含量过高，会阻碍铬化成膜反应的正常进行。 

(3)筛选活化成分，降低铬酸盐含量 

筛选出合适的氟化物为铬化液的活化成分，对成膜反应有催化作用，可有效地降低铬酸盐含量。氟化物主要用于维持溶液一定的游离酸度，保持溶液稳定，促使铝的溶解，加快Al³⁺的生成，使其表面呈现出有利于铬酸盐成膜的活性区。F ^-和CrO₄ ^2-的含量存在一定的比例关系，F^-/CrO₄ ^2-的最佳比值范围是0.23～0.30，其比值大小严重影响铬酸盐转化膜的附着性和耐蚀性。F^-含量过低时成膜反应时间较长，膜层较薄，耐蚀性差，甚至不能成膜；F^-含量过高时与铝反应析氢剧烈，降低铝型材表面的光泽度，使膜层粗糙、疏松，附着力下降。 

铬酸盐是参与成膜的基本成分，在铬化液中作氧化剂，其含量对铬化膜的形成速度和外观质量都有着重要影响。铬酸盐含量过低时成膜速度较慢，膜薄不 完整，颜色偏淡，耐腐蚀性能下降；铬酸盐含量过高时反应速度太快，膜层结晶粗糙，疏松不致密，易粉化，色泽偏深，结合力差，且增加环境污染和废水治理费用。低浓度铬酸盐转化处理中铬酸盐含量控制在0.6～2.0g/L为宜，大大降低了铬酸盐含量。 

(4)严格控制铬化液的pH值，保证铬酸盐转化膜质量 

铬化液的pH值对铬化膜的形成和质量有显著影响。若溶液的pH值较低，金属的溶解速度增加，成膜反应加快，膜层粗糙、疏松，附着力差；若溶液的pH值较高，金属的溶解速度降低，成膜反应减慢，膜层较薄，颜色浅，耐蚀性差。因此，铬化液的pH值应严格控制在1.8～2.2范围内，可采用硝酸或氨水调整铬化液的pH值。 

(5)简化配方组成，降低工艺成本，增强市场竞争力。 

本发明与现有的技术相比，具有如下优点： 

1、本发明的转化液不含铁氰化钾，铬酸盐含量低，溶液稳定，沉渣少，避免工件表面挂灰，使用周期长，每槽可用1年以上，减少环境污染和废水治理费用，废液经处理后达到排放标准。 

2、本发明的转化液所形成的转化膜呈金黄色至彩虹色，色泽鲜艳美观，装饰性能好，耐蚀性强，抗盐雾试验超过国家标准的168h，转化膜质量符合国家标准GB/T 17460-1998《化学转化膜-铝及铝合金上漂洗和不漂洗铬酸盐转化膜》的要求。 

3、本发明的转化液所形成的转化膜膜层致密均匀，单位面积膜重为0.2～1.3g/m²，膜厚1～2μm，与有机涂层结合力好，附着力符合GB/T 9286-1988、冲击强度符合GB/T 1732-1993、柔韧性符合GB/T 1731-1993、杯突试验符合GB/T9753-1988、耐盐雾腐蚀性符合GB/T 1771-1991、人工加速耐候性符合GB/T1865-1997，各项性能指标均达到国家标准。 

4、本发明的转化液工艺简单，管理维护方便，常温使用，节省能源，综合成本低；提高了产品的涂装质量，使建筑用喷涂铝合金型材的使用寿命延长到 15～20年；经实践证明该技术及产品节能减排效果显著。 

具体实施方式：

实施例1： 

把经酸蚀脱脂处理后的建筑铝型材置于含铬酸盐1.0克/升，氟化合物0.5克/升，锌盐0.4克/升，硝酸盐0.8克/升，稀土金属盐0.2克/升，稳定剂0.3克/升，pH值1.8～2.2，温度5～40℃的槽液中处理，处理时间浸渍3～5分钟或喷淋0.5～1.5分钟，即可在建筑铝型材表面上形成一层致密均匀、单位面积膜重为0.2～1.3g/m²、膜厚1～2μm的金黄色至彩虹色的铬酸盐转化膜，抗盐雾试验超过国家标准的168h，耐腐蚀性强，与有机涂层结合力好，附着力、冲击强度、杯突试验等各项性能指标均达到国家标准。 

实施例2： 

把经酸蚀脱脂处理后的建筑铝型材置于含铬酸盐2.0克/升，氟化合物0.3克/升，锌盐0.1克/升，硝酸盐0.4克/升，稀土金属盐0.5克/升，稳定剂0.8克/升pH值1.8～2.2，温度5～40℃的槽液中处理，处理时间浸渍3～5分钟或喷淋0.5～1.5分钟，即可在建筑铝型材表面上形成一层致密均匀、单位面积膜重为0.2～1.3g/m²、膜厚1～2μm的金黄色至彩虹色的铬酸盐转化膜，抗盐雾试验超过国家标准的168h，耐腐蚀性强，与有机涂层结合力好，附着力、冲击强度、杯突试验等各项性能指标均达到国家标准。 

实施例3： 

把经酸蚀脱脂处理后的建筑铝型材置于含铬酸盐0.6克/升，氟化合物0.9克/升，锌盐0.3克/升，硝酸盐0.2克/升，稀土金属盐0.3克/升，稳定剂0.5克/升，PH值1.8～2.2，温度5～40℃的槽液中处理，处理时间浸渍3～5分钟或喷淋0.5～1.5分钟，即可在建筑铝型材表面上形成一层致密均匀、单位面积膜重为0.2～1.3g/m²、膜厚1～2μm的金黄色至彩虹色的铬酸盐转化膜，抗盐雾试验超过国家标准的168h，耐腐蚀性强，与有机涂层结合力好，附着力、冲击强度、杯突试验等各项性能指标均达到国家标准。 

实施例4： 

把经酸蚀脱脂处理后的建筑铝型材置于含铬酸盐1.5克/升，氟化合物0.7克/升，锌盐0.6克/升，硝酸盐0.5克/升，稀土金属盐0.1克/升，稳定剂1.0克/升，pH值1.8～2.2，温度5～40℃的槽液中处理，处理时间浸渍3～5分钟或喷淋0.5～1.5分钟，即可在建筑铝型材表面上形成一层致密均匀、单位面积膜重为0.2～1.3g/m²、膜厚1～2μm的金黄色至彩虹色的铬酸盐转化膜，抗盐雾试验超过国家标准的168h，耐腐蚀性强，与有机涂层结合力好，附着力、冲击强度、杯突试验等各项性能指标均达到国家标准。 

Claims (7)

1.一种建筑铝型材表面低铬防腐化学转化处理液，其特征在于：该处理液含铬酸盐0.6～2.0克/升，氟化合物0.3～0.9克/升，锌盐0.1～0.6克/升，硝酸盐0.2～0.8克/升，稀土金属盐0.1～0.5克/升，稳定剂0.3～1.0克/升，pH值1.8～2.2，处理液的温度5～40℃；其中，稳定剂采用柠檬酸、酒石酸、乙二胺四乙酸、葡萄糖酸中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的建筑铝型材表面低铬防腐化学转化处理液，其特征在于：所述的稀土金属盐采用氯化铈、硫酸镧、氯化镨中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的建筑铝型材表面低铬防腐化学转化处理液，其特征在于：所述的铬酸盐采用铬酸钠、铬酸钾中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的建筑铝型材表面低铬防腐化学转化处理液，其特征在于：所述的氟化合物采用氢氟酸、氟化铵、氟化氢铵、氟化钠、氟硼酸钾中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的建筑铝型材表面低铬防腐化学转化处理液，其特征在于：所述的锌盐采用硝酸锌、磷酸锌中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的建筑铝型材表面低铬防腐化学转化处理液，其特征在于：所述的硝酸盐采用硝酸胺、硝酸钾、硝酸钠中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的建筑铝型材表面低铬防腐化学转化处理液的使用方法，其特征在于：其工艺流程如下，

装挂→酸蚀脱脂→水洗→水洗→铬酸盐转化处理→水洗→水洗→纯水洗→沥水→烘干→喷涂→固化，从而得到能在建筑铝型材表面上形成一层致密均匀、膜厚1～2μm的金黄色至彩虹色的铬酸盐转化膜，抗盐雾试验超过国家标准的168h，其中，

(1)酸蚀脱脂，采用5～10％硫酸，0.3～0.8％氢氟酸，0.01～0.03％TX-10乳化剂，室温下处理3～5分钟，清除铝件表面粘附的油脂、自然氧化膜和灰尘等污染物，使铝合金基体裸露出来，形成均匀的活化表面；

(2)铬酸盐转化处理，采用权利要求1所述的建筑铝型材表面低铬防腐化学转化处理液处理，浸渍2～5分钟或喷淋0.5～1.5分钟，喷淋压力0.08～0.12MPa，搅拌方式为溶液循环或压缩空气搅拌；

(3)纯水洗，保持纯水的导电率≤100μs/cm；

(4)烘干，采用热风循环烘干炉干燥，时间10～30分钟，温度50～65℃，烘干温度不应超过65℃，温度过高会使转化膜出现裂纹，容易粉化，降低涂层与基体的附着力和抗蚀性。