CN103266314B - 一种铝合金钴盐化学转化膜处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铝合金钴盐化学转化膜处理方法，属于铝合金表面处理领域，所形成的多孔型化学转化膜具有无铬、环保、耐蚀性能好等特点。所述方法包括以下步骤：(1)铝合金表面预处理；(2)用钴盐化学转化处理液处理；(3)清水超声清洗，烘干。

Description

一种铝合金钴盐化学转化膜处理方法

技术领域

本发明涉及航空用铝合金装饰及防护涂层的处理。具体为一种航空用铝合金环保型无铬化学转化膜的处理方法，所形成的多孔型化学转化膜经封闭后具有优良的耐蚀性和涂层附着力，可取代传统的铬盐化学转化处理工艺。

背景技术

纯铝和铝合金暴露在空气中会形成一层天然的氧化膜层，但厚度较薄容易破损，耐蚀性较差。为此需要用涂层处理，现有两类转化膜层用于涂层，分别采用多孔阳极氧化法和化学氧化法处理得到。

化学氧化处理是在一定温度下，使金属铝和氧化溶液发生化学反应，在表面生成不溶性氧化膜的工艺。化学氧化膜比自然氧化膜厚度大100~200 倍，与阳极氧化膜相比，具有操作简单、设备简单、成本低、生成速度快、附着性良好等优点，可单独作防护层或作为涂装底层。缺点是膜层质地软，耐磨性差，承载场合容易破坏。

铝及铝合金的化学表面处理方法主要为铬酸盐转化膜法。所形成的铬酸转化膜具有成膜时间短、膜层较薄、耐蚀型好、对基底抗疲劳性能影响小等优点，但铬酸盐处理工艺不仅在处理过程中会产生污染，而且铬酸盐化学转化中使用的六价铬化合物是极毒的化学物质，具有强烈的毒性和致癌作用，是在美国环境保护局(ERA)排名第17位的剧毒材料，欧盟WEES和RoHS指令已明确提出严格限制其使用。我国也在2003年宣布，对铬酸盐实行限量使用，寻找铬酸盐的替待物这一工作己是势在必行。

铝合金无铬转化技术的研发主要集中在以下几大体系：钛锆盐转化、钼酸盐转化、有机酸类化学转化、高价金属盐转化、锂酸盐转化、稀土盐化学转化等。其中钴盐转化处理发展较晚,属于无铬转化新技术,其特点是膜层接触电阻低、耐蚀性好,并且与涂层结合优良,已应用于航空航天、电子以及通信产品的表面处理。

中国专利文献CN93101737.8公开了一种铝合金表面钴盐化学转化膜的制备方法。其中氧化剂选用双氧水。

本研究发现采用双氧水作为氧化剂有如下缺点，有强烈的刺激性气味，用量大，配制方法复杂，不适合大规模使用。

为此本研究对钴盐化学转化的方法进行了改进，选用高锰酸盐作为氧化促进剂，配制成一种新的钴盐化学转化处理液，其具有用量少，膜层结构灵活可调等优点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，如六价铬对环境和人体的危害，提供一种低成本在铝合金表面形成灵活膜层结构的钴盐化学转化处理方法。

本发明的目的可通过如下技术方案来实现。

一种铝合金钴盐化学转化膜处理方法，所述方法包括以下步骤：

1，铝合金表面预处理；

2，用钴盐化学转化处理液处理；

3，清水超声清洗，烘干。

其中，步骤1，所述预处理，方法如下：

1用除油剂浸泡除油，浸泡时间为10～30min,以去除表面机加工时的油污；

2清水水洗；

3放入60～80℃碱性溶液浸泡30～60秒，以去除表面薄天然氧化物层，

4清水水洗，

5用稀硝酸溶液浸泡30～60秒，中和；

6再清水水洗。

其中所述除油剂选自：无水乙醇，丙酮等有机溶剂。

所述碱性溶液为：碳酸钠和氢氧化钠溶液，每升碱性溶液含有10～20g碳酸钠和15～30g氢氧化钠。

所述稀硝酸溶液为：10～30%体积百分比的稀硝酸溶液。

其中，步骤2，所述处理，方法如下：

将经步骤1，预处理的铝合金放入钴盐化学转化处理液中，在40～70℃的温度下浸泡，时间为10～30min。其中所述钴盐化学转化处理液由钴盐、氧化剂、成膜促进剂，水配制而成，其中，每升钴盐化学转化处理液含20～50g钴盐，1～50g氧化剂，2～7g成膜促进剂，处理液的PH值在3～4之间。其中所述钴盐选自水合硝酸钴和水合氯酸钴中的一种或两种；所述氧化剂选自高锰酸锂、高锰酸钠、高锰酸钾、高锰酸铵、高锰酸钙中的一种或几种；所述成膜促进剂选自亚硝酸钠或乙酸钠中的一种或两种；钴盐化学转化处理液的配制方法如下：先溶解钴盐，然后溶解氧化剂，最后加入配体。采用硝酸或氢氧化钠将处理液的PH值调解在3～4之间。

本发明相对于现有技术，其优点如下：

(1)  本发明适用于航空用铝合金表面转化处理。涂层中不含对环境和人体有害的六价铬和三价铬。

(2)  采用高锰酸盐为氧化促进剂，当促进剂含量为1～10g/L时，在铝合金表面形成的膜层结构为多孔型，与以往的钴盐转化膜结构相同，须进行二次封闭；当促进剂含量为10～50g/L时，膜层结构为致密型，无需进行封闭。

为进一步说明本发明的优点，现提供本发明的和现有技术的对比实验：

现有技术: 中国专利文献CN93101737.8公开的方法，

本发明技术：本发明实施例1的方法，

用上述两种方法处理同一批次的铝合金材料10公斤，处理结果如下表：

	处理效果	处理液用量	处理时间	溶液	成本
						现有技术	外观不均匀，有色差	50L	20min	产生大量泡沫，溶液不稳定	1983.25元/吨
本发明技术	外观均匀，无色差	30L	20min	溶液稳定	1887.5元/吨

经过以上对比实验，证明本发明的方法处理效果好，比现有技术优越。

附图说明

图1 实施例1的扫描电子显微镜图。

图2实施例3的扫描电子显微镜图。

具体实施方式

下面结合实例对本发明做进一步说明。

实施例1：

1060铝合金表面钴盐化学转化方法，包括如下步骤：

(1)  铝合金表面预处理工序

首先将1060铝合金试样放入除油剂除油，以去除表面机加工时的油污，浸泡时间为10min；

清水水洗后放入70℃碱性溶液40s去除表面薄天然氧化物层，每升碱性溶液由10g碳酸钠和25g氢氧化钠组成；清水水洗后，放入25%体积百分比的稀硝酸溶液中浸渍40s中和；最后清水水洗。

(2)  钴盐化学转化处理液的配置：每升钴盐化学转化处理液含30g水合氯酸钴，2g高锰酸锂，2g高锰酸钠，3g成膜促进剂亚硝酸钠，处理液的PH值为3。

(3)  铝合金表面钴盐化学转化处理，是将预处理好的试样放入50℃配置好的钴盐化学转化处理液，时间为20min，取出后流动水洗，然后清水超声清洗5min，热风烘干。

实施例2：

2117铝合金表面钴盐化学转化方法，包括如下步骤：

(1)  铝合金表面预处理工序同实施例1

(2)  钴盐化学转化处理液的配置：每升钴盐化学转化处理液含30g水合氯酸钴，6g高锰酸锂，6g高锰酸钠，3g成膜促进剂亚硝酸钠，处理液的PH值为3。

(3)  铝合金表面钴盐化学转化处理，是将预处理好的试样放入50℃配置好的钴盐化学转化处理液，时间为20min，取出后流动水洗，然后清水超声清洗5min，热风烘干。

实施例3：

7050铝合金表面钴盐化学转化方法，包括如下步骤：

(1)  铝合金表面预处理工序

首先将7050铝合金试样放入除油剂除油，以去除表面机加工时的油污，浸泡时间为20min；

清水水洗后放入60℃碱性溶液30s去除表面薄天然氧化物层，每升碱性溶液由20g碳酸钠和15g氢氧化钠组成；清水水洗后，放入35%体积百分比的稀硝酸溶液中浸渍30s中和；最后清水水洗。

(2)  钴盐化学转化处理液的配置：每升钴盐化学转化处理液含,20g水合氯酸钴，10g水合硝酸钴，20g高锰酸锂，10g高锰酸钠，3g成膜促进剂亚硝酸钠，处理液的PH值为4。

(3)  铝合金表面钴盐化学转化处理，是将预处理好的试样放入60℃配置好的钴盐化学转化处理液，时间为15min，取出后流动水洗，然后清水超声清洗6min，热风烘干。

Claims (1)

1.一种铝合金钴盐化学转化膜处理方法，所述方法包括以下步骤：

（1）铝合金表面预处理工序

首先将1060铝合金试样放入除油剂除油，以去除表面机加工时的油污，浸泡时间为10min，其中所述除油剂选自无水乙醇，丙酮有机溶剂；

清水水洗后放入70℃碱性溶液40s 去除表面薄天然氧化物层，每升碱性溶液由 10g 碳酸钠和25g 氢氧化钠组成；清水水洗后，放入25%体积百分比的稀硝酸溶液中浸渍40s中和；最后清水水洗；

（2）钴盐化学转化处理液的配置：

每升钴盐化学转化处理液由30g水合氯酸钴，2g高锰酸锂，2g高锰酸钠，3g成膜促进剂亚硝酸钠和水配制而成，处理液的PH值为3；

（3）铝合金表面钴盐化学转化处理，

是将预处理好的试样放入50℃配置好的钴盐化学转化处理液，时间为20min，取出后流动水洗，然后清水超声清洗5min，热风烘干。