CN104388915A - 用于铝合金表面处理的锰锆系无铬钝化液及其处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于铝合金表面处理的锰锆系无铬钝化液及其处理方法。该无铬钝化液包括以下质量体积浓度的组分：高锰酸盐0.01～10g/L，氟锆酸盐或氟锆酸0.01～10g/L，促进剂0.01～4g/L，酸碱调节剂；其中配制该无铬钝化液的溶剂为去离子水，酸碱调节剂的用量使无铬钝化液的pH值调至3.0-6.8；其处理方法包括以下步骤：把5℃-40℃的无铬钝化液浸渍或喷淋铝合金，反应10-240s后对铝合金进行水洗。

Description

用于铝合金表面处理的锰锆系无铬钝化液及其处理方法
技术领域
本发明涉及铝合金表面处理技术领域，尤其涉及一种用于铝合金表面处理的锰锆系无铬钝化液及其处理方法。
背景技术
铝材加工企业的铝材喷涂前处理传统上一直使用六价铬铬化工艺。六价铬是目前已经确定的毒性最强的重金属之一，具有高致癌性，导致血液疾病、骨质疾病和引起早脱发,皮肤早衰，而且会在环境中累积,长期危害人类健康。因此，铝材喷涂采用无铬钝化前处理技术是大势所趋。市面流行的无铬钝化产品基本上是以锆钛系产品为多。但是锆钛系无铬钝化后一般是无色的转化膜，很难从外观上对成膜状况做出及时准确直观的判断，给喷涂生产企业的实际应用造成了很大困难。
发明内容
本发明的目的在于针对以上问题提供一种不包含铬并且使铝合金在钝化后能产生明显的颜色变化的用于铝合金表面处理的锰锆系无铬钝化液及其处理方法。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种用于铝合金表面处理的锰锆系无铬钝化液，该无铬钝化液包括以下质量体积浓度的组分：高锰酸盐0.01～10g/L，氟锆酸盐或氟锆酸0.01～10g/L，促进剂0.01～4g/L，酸碱调节剂；其中配制该无铬钝化液的溶剂为去离子水，酸碱调节剂的用量使无铬钝化液的pH值调至3.0-6.8。
进一步，所述高锰酸盐为高锰酸钾、高锰酸钠、高锰酸铵中的1 种或2 种以上的混合物。
进一步，所述氟锆酸盐或氟锆酸为氟锆酸、氟锆酸钾、氟锆酸钠、氟锆酸铵中的1 种或2 种以上的混合物。
进一步，所述促进剂为氟化钠、氟化钾、氟化铵、氟化氢铵中的1 种或2 种以上的混合物。
进一步，所述酸碱调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、硫酸、磷酸、硝酸、氢氟酸。
进一步，所述酸碱调节剂的用量使无铬钝化液的pH值调至3.5-5.0。
一种铝合金表面锰锆系无铬钝化处理的方法，该方法包括以下步骤：把5℃-40℃的无铬钝化液浸渍或喷淋铝合金，反应10-240s后对铝合金进行水洗。
进一步，所述无铬钝化液的工作温度为常温，与铝合金的反应时间为30-120s。
本发明的无铬钝化液中不含有铬，可以避免六价铬、三价铬对人体危害和环境污染，而且可以降低废水的处理成本。经无铬钝化液进行钝化处理后的铝合金表面会形成一层黄色的转化膜，技术人员可通过观察转化膜颜色的的深浅、均匀度等来直观判断膜层质量，以快速判断生产是否正常，以便及时调整工作液的浓度或反应时间,工艺操作简单易行。此外，无铬钝化液的pH值工作范围是3.0-6.8,体系稳定，可以保证长期连续生产。其与铝合金的反应时间短，只有10-240s，可以提高了生产效率。其工作温度在5℃-40℃的范围内，工作温度的范围广并且覆盖常温，在使用时无需加热，可节约能源。
具体实施方式
现结合具体实施例对本发明所要求保护的技术方案作进一步详细说明。
实施例一
本实施例在配制定量体积的无铬钝化液时，先根据以下质量体积浓度称取所需的组分：高锰酸钾0.01g/L，氟锆酸0.01g/L，氟化钠0.01g/L；然后将以上组分加入到约八成定量体积的去离子水中均匀混合并用氢氧化钠和硫酸配合将无铬钝化液的pH值调至3.0-6.8，当pH值小于该范围时加入氢氧化钠，当pH值大于该范围时加入硫酸，其具体的用量视实际情况而定，假如pH值一开始就在该范围中也可选择不加；最后补加去离子水使无铬钝化液的体积达到定量体积。
在使用无铬钝化液处理铝合金表面时，由于无铬钝化液的工作温度在5-40℃之间，覆盖常温因此一般情况下无须对无铬钝化液进行升温或降温处理，把无铬钝化液浸渍或喷淋待处理的表面洁净的铝合金件，使铝合金件表面与无铬钝化液接触反应10-240s并在铝合金件表面生成黄色的转化膜，技术人员也可以通过观察转化膜颜色的的深浅、均匀度等来直观判断膜层质量，以快速判断生产是否正常，以便及时调整工作液的浓度或反应时间，在反应完成后立即对铝合金件进行水洗处理清除铝合金件表面残余的无铬钝化液避免无铬钝化液与铝合金件过长时间反应。
实施例二
本实施例在配制定量体积的无铬钝化液时，先根据以下质量体积浓度称取所需的组分：高锰酸钠、高锰酸铵共10g/L，氟锆酸钾、氟锆酸钠、氟锆酸铵共10g/L，氟化钾、氟化铵、氟化氢铵共4g/L；然后将以上组分加入到约八成定量体积的去离子水中均匀混合并用氢氧化钾、氨水、硫酸、硝酸、氢氟酸配合将无铬钝化液的pH值调至3.5-5.0，当无铬钝化液的pH值小于该范围时需要加入氢氧化钾、氨水中的1种或2种以上混合物，当无铬钝化液的pH值大于该范围时，则需要加入磷酸、硝酸、氢氟酸中的1种或2种以上混合物，其具体的用量视实际情况而定，假如pH值一开始就在该范围中也可选择不加；最后补加去离子水使无铬钝化液的体积达到定量体积。
在使用无铬钝化液处理铝合金表面时，由于无铬钝化液的工作温度在5-40℃之间，覆盖常温因此一般情况下无须对无铬钝化液进行升温或降温处理，把无铬钝化液浸渍或喷淋待处理的表面洁净的铝合金件，使铝合金件表面与无铬钝化液接触反应30-120s并在铝合金件表面生成黄色的转化膜，技术人员也可以通过观察转化膜颜色的的深浅、均匀度等来直观判断膜层质量，以快速判断生产是否正常，以便及时调整工作液的浓度或反应时间，在反应完成后立即对铝合金件进行水洗处理清除铝合金件表面残余的无铬钝化液避免无铬钝化液与铝合金件过长时间反应。
本实施例中的高锰酸钠、高锰酸铵对应实施例一中的高锰酸钾，该三者同样属于高锰酸盐能在水中电离出高锰酸根离子，主要由高锰酸根离子参与反应，在使用效果上三者的主要差别在于其分子量不同，导致相同质量下三者电离出的高锰酸根离子的摩尔数不同，其效果差异可通过调节在无铬钝化液中具体质量体积浓度弥补。
本实施例中的锆酸钾、氟锆酸钠、氟锆酸铵对应实施例一中的氟锆酸，该四者分别属于氟锆酸和氟锆酸盐，同样能在水中电离出氟锆酸根离子，主要由氟锆酸根离子参与反应，在使用效果上四者的主要差别在于其分子量不同，导致相同质量下四者电离出的氟锆酸根离子的摩尔数不同，其效果差异可通过调节在无铬钝化液中具体质量体积浓度弥补。
本实施例中的氟化钾、氟化铵、氟化氢铵对应实施例一中的氟化钠，该四者同样属于促进剂能在水中电离出氟离子，主要由氟离子参与反应，在使用效果上四者的主要差别在于其分子量不同，导致相同质量下四者电离出的氟离子的摩尔数不同，其效果差异可通过调节在无铬钝化液中具体质量体积浓度弥补。
本实施例中的氢氧化钾、氨水、硫酸、硝酸、氢氟酸对应实施例一中的氢氧化钠和硫酸，该七者同样属于酸碱调节剂，主要利用中和反应调节无铬钝化剂的pH值，在使用效果上的主要差别在于其酸碱度的差异，其效果差异可通过调节其自身的浓度以及用量弥补。
以上实施例仅是本发明的一些优选实施方式，但本发明的保护范围并不仅限于此。本领域技术人员应该理解，所有未背离本发明精神和范围的任何修改或局部替换都在本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.用于铝合金表面处理的锰锆系无铬钝化液，其特征在于；该无铬钝化液包括以下质量体积浓度的组分：高锰酸盐0.01～10g/L，氟锆酸盐或氟锆酸0.01～10 g/L，促进剂0.01～4g/L，酸碱调节剂；其中配制该无铬钝化液的溶剂为去离子水，酸碱调节剂的用量使无铬钝化液的pH值调至3.0-6.8。
2.根据权利要求1所述的用于铝合金表面处理的锰锆系无铬钝化液，其特征在于；所述高锰酸盐为高锰酸钾、高锰酸钠、高锰酸铵中的1 种或2 种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的用于铝合金表面处理的锰锆系无铬钝化液，其特征在于；所述氟锆酸盐或氟锆酸为氟锆酸、氟锆酸钾、氟锆酸钠、氟锆酸铵中的1 种或2 种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的用于铝合金表面处理的锰锆系无铬钝化液，其特征在于；所述促进剂为氟化钠、氟化钾、氟化铵、氟化氢铵中的1 种或2 种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的用于铝合金表面处理的锰锆系无铬钝化液，其特征在于；所述酸碱调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、硫酸、磷酸、硝酸、氢氟酸。
6.根据权利要求1或5所述的用于铝合金表面处理的锰锆系无铬钝化液，其特征在于；所述酸碱调节剂的用量使无铬钝化液的pH值调至3.5-5.0。
7.铝合金表面锰锆系无铬钝化处理的方法，其特征在于；该方法包括以下步骤：把5℃-40℃的无铬钝化液浸渍或喷淋铝合金，反应10-240s后对铝合金进行水洗。
8.根据权利要求7所述的铝合金表面锰锆系无铬钝化处理的方法，其特征在于；所述无铬钝化液的工作温度为常温，与铝合金的反应时间为30-120s。
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