CN103320780A - 高效常温铝合金钝化液及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效常温铝合金钝化液及其制备工艺解决了现有的钝化液存在的配制工艺较复杂，成本较高和对材质有选择性的技术问题。按100重量份重量计，含有下列物质：0.136-0.707份的重铬酸钾，0.043-0.50份的氟化铵，0.043-0.44份的氯化铁，0.48-0.98份的柠檬酸，0.48-0.98份的稀土金属，0.48-0.98份的硼酸，95.41-98.34份的纯水；并公开了配制方法。本发明在常温下可稳定操作，钝化时间较短，生产效率较高。

Description

高效常温铝合金钝化液及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种低浓度、高耐蚀、高附着力的铝合金钝化液及其配制方法。

背景技术

在大气环境中铝及铝合金表面易生成一层氧化膜，这种自然生成的氧化膜较薄，不致密且耐蚀性较差。特别是在铝合金压铸件中，为了提高合金的强度，常常在合金中添加硅、铜、镁等元素，这些元素不但容易使铝合金在大气环境中产生晶间腐蚀而缩短使用寿命，而且也降低了其表面硬度，表面容易遭到磨损，使外表光泽不能长久保持。因此为了提高铝合金的耐蚀性能和延长使用寿命，对材料进行表面处理是有效的手段。钝化处理是铝合金常见的表面处理方法之一。用该方法获得的膜层比较致密，耐蚀性、耐磨性和耐污性比较好，同时该膜层也可提高与有机涂层的附着力，因此，常被用作涂层的底层。目前，市场流行的铝合金钝化工艺，一般有铬酸盐钝化工艺、三价铬钝化工艺及无铬钝化工艺。这三种钝化工艺相比而言，铬酸盐钝化工艺获得的钝化膜层有自修复功能，耐蚀性最佳，并且适合于任何类型的铝合金材质，但传统铬酸盐钝化工艺中铬酸盐含量较高，常常在30-50g/L范围内，且操作温度大约在85-90℃之间，钝化时间大约为15-20分钟，可见在传统工艺中不但操作温度较高，而且钝化时间较长；三价铬钝化工艺中尽管不含六价铬，但是工艺条件比较苛刻，批量生产中稳定性较差，且获得钝化膜性能远不如铬酸盐钝化工艺获得的膜层性能优异，且生产成本较高；据报道在无铬钝化工艺研究中有锆-钛体系、硅烷偶联剂体系、钼酸盐体系、稀土体系等，这些体系的缺点十分明显，难以在实践中得到推广，主要表现在：操作工艺较复杂，成本较高和对材质有选择性。

发明内容

本发明提供了一种高效常温铝合金钝化液及其制备工艺，解决了现有的钝化液存在的配制工艺较复杂，成本较高和对材质有选择性的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种高效常温铝合金钝化液，按100重量份重量计，含有下列物质：0.136-0.707份的重铬酸钾， 0.043-0.50份的氟化铵， 0.043-0.44份的氯化铁， 0.48-0.98份的柠檬酸， 0.48-0.98份的稀土金属， 0.48-0.98份的硼酸，95.41-98.34份的纯水。

一种高效常温铝合金钝化液的制备工艺，包括以下步骤：

第一步 取20份的纯水，将0.136-0.707份的重铬酸钾、0.043-0.44份的氯化铁和0.043-0.50份的氟化铵溶解到这20份的纯水中；

第二步 另取20份的纯水，将0.48-0.98份的柠檬酸、0.48-0.98份的硼酸和0.48-0.98份的稀土金属溶解进这另取的20份的纯水中；

第三步 将第一步所得溶液和第二步所得溶液混合后，再加入其余的55.41-58.34份纯水，搅拌均匀即得到铝合金钝化液。

使用本发明的钝化液对铝合金进行钝化时，要保持钝化液的PH值为2.0-2.3，可采用氢氧化钠和硝酸调节其PH值，操作温度为20-35℃，钝化时间为15-50秒，烘干温度为60-80℃。

本发明结合了铬酸盐钝化工艺的优点及稀土元素对提高钝化膜性能的显著作用，解决了常规铝合金钝化工艺中六价铬浓度和操作温度较高；三价铬和无铬钝化工艺生产成本较高，对材质有选择性，批量生产不稳定，膜层耐蚀性较差等问题，而提供了一种含超低浓度铬离子，含有稀土元素，常温下可稳定操作，钝化时间较短，生产效率较高，生产成本较低的高效常温铝合金钝化液和钝化工艺，在该工艺下获得的钝化膜耐蚀性和与有机涂层的附着力俱佳。

具体实施方式

实施例一

按100重量份重量计，钝化液组分为重铬酸钾含0.28份，氟化铵含0.05份，氯化铁含0.05份，柠檬酸含0.5份，混合稀土金属含0.5份，硼酸含0.5份，纯水为98.12份。其制备过程为：在连续搅拌下，先将0.28份重铬酸钾、0.05份氟化铵，0.05份氯化铁溶在20份的纯水中，然后在连续搅拌下，将0.5份柠檬酸、0.5份硼酸和0.5份混合稀土金属溶在另一份20份的纯水中，最后将两者混合，加纯水58.12份，搅拌均匀后即得钝化液。

调节钝化液PH值为2.0，保持钝化液温度为35℃，将除油和酸洗干净的铝合金试片浸入到钝化液中，钝化时间为50秒，经水洗后，在温度为60℃下烘干，得到彩虹色的钝化膜层。保持其它工艺条件不变，将钝化时间缩短为45秒，得到相似的彩虹色钝化膜。

实施例二

按100重量份重量计，钝化液组分为重铬酸钾含0.41份，氟化铵含0.10份，氯化铁含0.06份，柠檬酸含0.68份，混合稀土金属含0.68份，硼酸含0.68份，纯水为97.39份。其制备过程为：在连续搅拌下，先将0.41份的重铬酸钾、0.10份的氟化铵，0.06份的氯化铁溶在20份的纯水中，然后在连续搅拌下，将0.68份柠檬酸、0.68份硼酸和0.68份混合稀土金属溶在另一份20份的纯水中，最后将两者混合，加纯水57.39份，搅拌均匀后即得钝化液。

调节钝化液PH值为2.0，保持钝化液温度为30℃，将除油和酸洗干净的铝合金试片浸入到钝化液中，钝化时间为45秒，经水洗后，在温度为60℃下烘干，得到彩虹色的钝化膜层。保持其它工艺条件不变，将钝化时间缩短为40秒，得到相似的彩虹色钝化膜。

实施例三

按100重量份重量计，钝化液组分为重铬酸钾含0.55份，氟化铵含0.15份，氯化铁含0.07份，柠檬酸含0.78份，混合稀土金属含0.78份，硼酸含0.78份，纯水为96.89份。其制备过程为：在连续搅拌下，先将0.55份的重铬酸钾、0.15份的氟化铵，0.07份的氯化铁溶在20份的纯水中，然后在连续搅拌下，将0.78份柠檬酸、0.78份硼酸和0.78份混合稀土金属溶在另一份20份的纯水中，最后将两者混合，加纯水56.89份，搅拌均匀后即得钝化液。

调节钝化液PH值为2.0，保持钝化液温度为25℃，将除油和酸洗干净的铝合金试片浸入到钝化液中，钝化时间为40秒，经水洗后，在温度为60℃下烘干，得到彩虹色的钝化膜层。保持其它工艺条件不变，将钝化时间缩短为35秒，得到相似的彩虹色钝化膜。

实施例四

按100重量份重量计，钝化液组分为重铬酸钾含0.68份，氟化铵含0.24份，氯化铁含0.08份，柠檬酸含0.87份，混合稀土金属含0.87份，硼酸含0.77份，纯水为96.49份。其制备过程为：在连续搅拌下，先将0.68份的重铬酸钾、0.24份的氟化铵，0.08份的氯化铁溶在20份的纯水中，然后在连续搅拌下，将0.87份的柠檬酸、0.77份硼酸和0.87份混合稀土金属溶在另一份20份的纯水中，最后将两者混合，加纯水56.49份，搅拌均匀后即得钝化液。

调节钝化液PH值为2.0，保持钝化液温度为20℃，将除油和酸洗干净的铝合金试片浸入到钝化液中，钝化时间为35秒，经水洗后，在温度为60℃下烘干，得到彩虹色的钝化膜层。保持其它工艺条件不变，将钝化时间缩短为30秒，得到相似的彩虹色钝化膜。

以上8个试样做中性盐雾试验，均通过了120小时，表现出良好的耐蚀性。并且经过静电喷涂后，涂层也具有良好的附着力。

该钝化液加入稀土元素，提高了膜层的耐蚀性，同时在常温下即可得到彩虹色钝化膜，且缩短了钝化时间，提高了生产效率，可见该发明有助于提高铝合金的钝化水平，同时也有利于降低环境污染和节约能耗。因此该发明不但有较高的经济效益而且还有良好的社会效益。

Claims (2)

1. 一种高效常温铝合金钝化液，按100重量份重量计，含有下列物质：0.136-0.707份的重铬酸钾， 0.043-0.50份的氟化铵， 0.043-0.44份的氯化铁， 0.48-0.98份的柠檬酸， 0.48-0.98份的稀土金属， 0.48-0.98份的硼酸，95.41-98.34份的纯水。

2.一种高效常温铝合金钝化液的制备工艺，包括以下步骤：

第一步 取20份的纯水，将0.136-0.707份的重铬酸钾、0.043-0.44份的氯化铁和0.043-0.50份的氟化铵溶解到这20份的纯水中；

第二步 另取20份的纯水，将0.48-0.98份的柠檬酸、0.48-0.98份的硼酸和0.48-0.98份的稀土金属溶解进这另取的20份的纯水中；

第三步 将第一步所得溶液和第二步所得溶液混合后，再加入其余的55.41-58.34份纯水，搅拌均匀即得到铝合金钝化液。