CN103924229B - 铝合金表面二氧化钛转化膜液及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝合金表面处理技术，特别是铝合金表面二氧化钛转化膜液及其使用方法，铝合金表面二氧化钛转化膜液，为水溶液，水溶液中含钛盐和氟化物，并由非还原性酸调节水溶液的pH为3.5~4.5。铝合金表面预处理后，浸泡在铝合金表面二氧化钛转化膜液中1～15分钟，在铝合金表面形成转化膜。本发明采用钛盐替代铬酸盐化学转化处理，采用低浓度氟离子刻蚀铝合金表面，诱导硫酸氧钛或硝酸氧钛水解在铝合金表面产生色泽均匀、耐蚀性能优异二氧化钛转化膜。钛盐无毒，转化液成分简单，不需要消耗大量能源，对环境不造成危害，是一种清洁生产工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金表面处理技术，特别是铝合金表面二氧化钛转化膜液及其使用方法。
背景技术
金属表面铬酸盐化学转化膜技术由于具有极佳的防腐性能、与有机涂料良好粘合性能和经济方便有效，一直是金属表面腐蚀保护处理应用范围最广的技术之一。但是由于铬酸盐具有致癌性,目前该技术逐步被取消和禁止使用。
为了寻求替代技术，提出了各种无铬处理方法。如在美国专利6,638,369公布的“无铬转化膜”中，使用含有钛酸钠或钛酸钾，铁氰酸钾以及氟化物和硝酸的转化液。由于使用的钛酸钠或钛酸钾在水中的溶解度极低，所以有效的溶解钛离子浓度低，不能保证连续生产过程中形成的转化膜的质量。另外，该转化液含有极毒的铁氰酸钾。
在中国专利200410051673.6公布的“一种在铝及其合金表面上形成转化膜的环保型工艺”中，使用含有钛离子、锆离子、磷酸根离子、氟离子、水溶性有机聚合物的转化液。含磷酸根离子转化废液的排放将引起水体环境的富营养化问题。
在中国专利200410026047.1公布的“铝合金无铬化学转化液及其使用方法”中，使用含有硅酸盐、钛盐、过氧化物、氟化物、硫酸的水溶液制成的转化液,该处理液含易分解过氧化物，使生产工艺不稳定，并且处理温度较高消耗能源。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术对环境的污染，以及工艺不稳定和耗费大量能源的缺点，提供一种成分简单、废水处置容易、对环境影响小的钛盐无铬化学转化液处理铝合金表面的方法，使铝合金表面形成耐蚀性能优越、色泽均匀和绿色环保的二氧化钛转化膜。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：
铝合金表面二氧化钛转化膜液，为水溶液，水溶液中含有下列物质：
钛盐，10mg/L~1000mg/L；
氟化物，100mg/L~800mg/L；
非还原性酸调节水溶液的pH为3.5~4.5。
其中，钛盐为硫酸氧钛和硝酸氧钛中的至少一种。
氟化物为氟化铵、氟氢化铵、氟化钠、氟化钾和氟氢化钠中的至少一种。
非还原性酸为硫酸或硝酸中的至少一种。
该铝合金表面二氧化钛转化膜液使用方法，包括以下步骤：
（1）表面预处理，将铝合金表面油脂去除，再将铝合金表面进行碱洗、出光处理；
（2）将表面预处理后的铝合金浸泡在铝合金表面二氧化钛转化膜液中1～15分钟，在铝合金表面形成转化膜。
其中，铝合金表面油脂去除，采用美国Turco Products Inc.的Turco 4215NC-LT脱脂液进行处理.
本发明提供的铝合金表面二氧化钛转化膜液及其使用方法，采用钛盐替代铬酸盐化学转化处理，采用低浓度氟离子刻蚀铝合金表面，诱导硫酸氧钛或硝酸氧钛水解在铝合金表面产生色泽均匀、耐蚀性能优异二氧化钛转化膜。钛的化学性质与铬非常相似，也可以形成不同的氧化态物质进行化学转化反应，并且钛与氧极强的亲和力形成的致密二氧化钛膜层，由于惰性稳定、具有自愈能力而拥有极佳的防腐性能。并且钛盐无毒，转化液只含钛盐和氟化物两种成分，转化液成分简单，因而其废液处置方便，并且操作过程都是在常温下进行，不需要消耗大量能源，对环境不造成危害，是一种清洁生产工艺。
附图说明
图1是本发明实施例2转化处理样品扫描电镜SEM图；
图2实施例2转化处理样品EDS能谱分析结果；
图3实施例2转化处理样品和空白铝合金样品极化曲线。
具体实施例
结合实施例说明本发明的具体实施方式。
实施例1
（1）将5052铝合金采用美国Turco Products Inc.的Turco4215NC-LT脱脂液进行脱脂处理，然后浸入温度为60~70℃、质量含量5~10%的NaOH溶液中碱洗5分钟；
将碱洗后的铝合金在室温条件下浸入质量含量5~10%硝酸溶液中出光处理1~3分钟后，再用去离子水漂洗；
（2）将表面预处理后的铝合金浸泡在20℃的铝合金表面二氧化钛转化膜液中1分钟，取出水洗晾干，在铝合金表面形成转化膜。
铝合金表面二氧化钛转化膜液由硫酸氧钛0.05g、氟化铵0.1g溶解在一升水中，用硫酸调节使转化液的pH为3.5。
本实施例制备的转化膜色泽均匀，中性盐雾试验8天不腐蚀。
实施例2
（1）预处理步骤同实施例1；
（2）将表面预处理后的铝合金浸泡在20℃的铝合金表面二氧化钛转化膜液中5分钟，取出水洗晾干，在铝合金表面形成转化膜。
铝合金表面二氧化钛转化膜液由硫酸氧钛0.5g、氟化铵0.3g溶解在一升水中，用硫酸调节使转化液的pH为4.0。
本实施例制备的转化膜色泽均匀，中性盐雾试验14天不腐蚀。
如图1和图2所示，实施例2转化处理样品进行扫描电镜SEM图和EDS能谱分析结果。分析结果表明，转化膜为无定形结构、转化膜的成分由9.29%O、2.00%Ti、2.70%Mg、86.01%Al元素组成。根据转化膜成分、膜层外观和耐蚀性可知，转化膜主要由内层铝的氧化物和外层二氧化钛组成。
图3分别是未经过处理的5052铝合金空白试片和实施例2转化处理样品试片在3.5%NaCl溶液中的极化曲线结果。由图3可知，5052铝合金空白试片的腐蚀电位为-844mV，经过处理后的腐蚀电位为-733mV，腐蚀电位正移了111mV。虽然转化处理前后腐蚀电流密度变化不大，但转化处理后铝合金的腐蚀电位正移，使得铝合金惰性、防腐性能显著增强。
实施例3
（1）预处理步骤同实施例1；
（2）将表面预处理后的铝合金浸泡在20℃的铝合金表面二氧化钛转化膜液中15分钟，取出水洗晾干，在铝合金表面形成转化膜。
铝合金表面二氧化钛转化膜液由硝酸氧钛1.0g,氟化钾0.8g溶解在一升水中，用硫酸调节使转化液的pH为4.5。
本实施例制备的转化膜色泽均匀，中性盐雾试验9天不腐蚀。
Claims (5)
1.铝合金表面二氧化钛转化膜液，为水溶液，其特征在于：水溶液中含有下列物质：
钛盐，10mg/L~1000mg/L；
氟化物，100mg/L~800mg/L；
非还原性酸调节水溶液的pH为3.5~4.5。
2.根据权利要求1所述的铝合金表面二氧化钛转化膜液，其特征在于：所述的钛盐为硫酸氧钛和硝酸氧钛中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的铝合金表面二氧化钛转化膜液，其特征在于:所述的氟化物为氟化铵、氟氢化铵、氟化钠、氟化钾和氟氢化钠中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的铝合金表面二氧化钛转化膜液，其特征在于:所述的非还原性酸为硫酸或硝酸中的至少一种。
5.根据权利要求1到4任一项所述的铝合金表面二氧化钛转化膜液使用方法，包括以下步骤：
（1）表面预处理，将铝合金表面油脂去除，再将铝合金表面进行碱洗、出光处理；
（2）将表面预处理后的铝合金浸泡在铝合金表面二氧化钛转化膜液中1～15分钟，在铝合金表面形成转化膜。
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