CN104593793A - 一种铝和铝合金表面预处理中和液 - Google Patents
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Abstract
一种铝和铝合金表面预处理中和液,属于金属表面处理技术领域。中和液由氧化剂、含氟化合物、稳定剂、促进剂、酸、表面活性剂和水组成,可以有效去除含硅或不含硅的铝和铝合金预处理工艺中碱蚀处理后存在的各种有害杂质和污垢,中和效果好而且质量稳定,能形成均匀而活化的表面,有利于后续处理。同时解决了传统中和液含大量硝酸和氢氟酸严重污染环境的问题。
Description
技术领域
本发明属于铝和铝合金表面前处理技术领域,去除碱蚀处理后存在的各种有害杂质和污垢,而且能形成均匀而活化的表面,有利于后续处理。
背景技术
铝合金密度小、比强度高,在航空、电子、汽车、建筑、轻工业等领域应用广泛。采用压铸技术可以高速生产精度高、形状复杂且重量轻的铝合金零部件。因此,压铸铝合金的使用量正逐年增加。由于硅和铜等元素的加入,使压铸成型铝合金零件耐蚀性明显降低,阳极氧化处理不易获得均匀的保护膜。另外,其表面硬度低,容易磨损,外表光泽不能保持太久,耐脏性、装饰性差。虽然有报道称铬酸盐技术是一种较好的铸铝合金表面处理方法,但由于六价铬在自然环境条件下不能自然分解,易在生物和人体内积聚而导致病变。因此,我国已于2007年3月1日起执行欧盟RoHS指令,禁止在转化处理过程中使用六价铬等有害物质。因此,研究开发铝和铝合金表面处理新技术、新工艺,有十分重要的意义。
在铝及铝合金前处理工艺中,铝及铝合金经脱脂和碱蚀工序后,合金中的铁、锰、铜、镁、硅等不溶于碱,残留在工件表面上,形成一层灰黑色的疏松物质,影响后续工艺的进行,因此必须除去。工业生产过程中常用的方法是化学溶解法,亦即通常所说的中和,或称为酸洗。对于中和处理,国内外所用的工艺都比较简单,大多采用三酸、双酸或单酸(硝酸)处理。其目的不仅要去除碱蚀处理后产生的各种氧化物和污垢,而且能形成均匀而活化的金属表面,以利于后面的处理工艺的进行。但生产过程中普遍使用大量硝酸和氢氟酸,给生产车间、周围环境、工人健康和社会的可持续发展造成严重的影响。同时也存在中和质量的不稳定。鉴于铝合金表面预处理中中和处理技术的重要性,国内外提出了一些改进,如:CN 1152632A提供一种铝材预处理的一步法前处理液,其配方为:硫酸(容积比)5-30%,强氧化剂5-50g/L,氟化物2-50g/L,表面活性剂0.1-20g/L。CN 1368563A去除铝表面污点的组合物,氧化剂0.5-200g/L,酸按体积计大约1.0-50%和含卤化合物大约0.0-100g/L。经试验,可以减少污染。但对于含硅的铝合金除灰不干净,效果都不理想,中和质量均不可靠,后续处理品质无法保证,难应用于生产。
发明内容
为了解决现有技术所具有的上述课题,本发明的目的在于提供一种不含硝酸和氢氟酸的铝和铝合金表面预处理中和液,具体包括中和液的组成及其制备方法和使用方法。这种中和液可以有效去除含硅或不含硅铝和铝合金预处理工艺中经碱蚀处理后存在的各种有害杂质和污垢,中和效果好而且质量稳定,能形成均匀而活化的表面,有利于后续处理。同时解决了传统中和液含大量硝酸和氢氟酸严重污染环境的问题。
本发明人为了解决现有技术存在的缺点和不足,经过反复深入的研究,结果发现通过增强、促进和稳定氧化剂的方法能够解决上述课题。所述的这种铝和铝合金表面预处理中和液的各组分及其含量如下:氧化剂:1-600克/升;含氟化合物:1-600克/升;稳定剂:0.01-50克/升;促进剂:0-30克/升;表面活性剂:0-50克/升;酸:0-200克/升;水余量。
优选的,所述的中和液各组分及其含量如下:氧化剂:1-600克/升;含氟化合物:1-500克/升;稳定剂:0.1-50克/升;促进剂:0.1-30克/升;表面活性剂:0.1-50克/升;酸:5-200克/升;水余量。
优选的,所述的氧化剂是过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸氢钠、过硫酸氢钾、过氧化物、硝基苯磺酸和它的盐其中的至少一种或者几种的混合物。
优选的,所述含氟化合物为氟化氢钠、氟化氢钾、氟化锂、氟化钠、氟化钾、氟化铵或者氟化氢铵其中的至少一种或者几种的混合物。
优选的,所述的稳定剂为水溶性有机膦酸、甲基苯磺酸、对羟基苯磺酸、乙二胺四乙酸、和8-羟基喹啉以及它们的盐中至少一种或者几种的混合物。
优选的,所述的促进剂为为锰酸盐、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、碘酸盐、含铁盐或含铜盐中至少一种或者几种的混合物。
优选的,所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、AE0-9或乙二醇单丁醚中至少一种或者几种的混合物。
优选的,所述的酸为无机酸中的硫酸和溶解于水的有机酸磺酸、醋酸、葡萄糖酸、羟基乙酸、柠檬酸、乳酸和酒石酸其中的至少一种或者几种的混合物。
优选的,所述的水为自来水或者去离子水,最好为去离子水。
一种铝和铝合金表面预处理中和液的制备方法,优选在容器中加入配比水总量的1/2-2/3,在搅拌状态下,按配比分别均匀加入含氟化合物、氧化剂、稳定剂、促进剂、表面活性剂(一种物质溶解完全后再加另一种物质)至完全溶解,然后再加入酸搅拌至完全溶解,最后加入剩余的水继续搅拌均匀即可。
一种铝和铝合金表面预处理中和液的使用方法,包括如下步骤:(1)脱脂处理;(2)碱蚀处理;(3)中和处理;(4)后续处理。
优选的,中和液的使用方法,其步骤(3)使用的溶液pH为1.5-4.0,更优选的1.5-2.5。
优选的,中和液的使用方法,其步骤(3)使用的反应温度为20-40℃,更优选的,室温能完全满足生产需要。
优选的,中和液的使用方法,其步骤(3)反应时间为15-300s,更优选的为30-120s。
本发明有以下优点;
(1)采用酸溶液介质,氧化剂和氟化物联合作用强烈氧化硅、杂质金属和金属氧化物以及各种有机油污,使其与金属基体剥离,黑灰得以清除。表面活性剂的加入可以加速去除油污、氧化膜的作用,且能保护基体金属减少腐蚀损耗,细化金属表面结晶组织,防止污物再沉积等,使基体金属的平整度,光泽度提高。促进剂的加入使氧化作用更为强烈,进一步提高除灰的能力,确保中和效果。稳定剂的加入使氧化作用更为持久,延长中和液使用寿命。
(2)除灰后能形成均匀而活化的表面,有利于铝和铝合金表面的后续处理。
(3)在室温中和处理,反应时间短,既提高工作效率又降低生产成本。
(4)生产中不使用硝酸和氢氟酸以及磷酸,大大减少环境污染。
(5)产品应用于工业生产,有良好的社会效益和经济效益。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解,下面结合实施例对本发明做进一步说明,实施方式提及的内容并非对本发明的限制。
实施例1
本实施例提供的铸铝合金ADC12表面处理的方法包括如下步骤:
(1)脱脂处理:用市售铝合金除油粉或者仁昌牌RC-151锌铝合金除油粉30克/升,50℃,5分钟。水洗15秒。
(2)碱蚀处理:用市售铝合金碱蚀剂或者仁昌牌RC-120铝合金碱性弱腐蚀剂30克/升,45℃,30秒后表面有黑灰。水洗15秒。
(3)中和处理:中和液各组分为过硫酸氢钾180克/升、硫酸20克/升、醋酸10克/升、氟化钠30克/升、AE0-91克/升、钼酸钠1.5克/升和余量水。反应温度为20℃,时间为120秒。反应后水洗15秒,铝合金表面显均匀灰白色。
(4)后续处理:钝化。用市售铝皮膜剂或者仁昌牌RC-650铝合金皮膜剂250毫升/升,40℃,pH3.9,处理150秒得灰色钝化膜,耐中性盐雾24小时无腐蚀。钝化膜上喷漆百格刀划格试验合格。表明除灰彻底,结合力良好。
实施例2
本实施例提供的铸铝合金ADC12表面处理的方法包括如下步骤:
(1)脱脂处理:同实施例1
(2)碱蚀处理:同实施例1
(3)中和处理:中和液各组分为过硫酸铵150克/升、硫酸10克/升、羟基乙酸5克/升、氟化钾20克/升、十二烷基苯磺酸钠2克/升、硫酸铁0.5克/升和余量水。反应温度为25℃,时间为60秒。反应后水洗15秒,铝合金表面显均匀灰白色。
(4)后续处理:电镀。用市售铝合金电镀液或者用仁昌牌RC-NCY铝用无氰浸锌液250毫升/升,室温,先浸锌30秒,水洗后镀无氰碱铜,用仁昌牌RC-Cu200A 300毫升/升,RC-Cu200B 100毫升/升,pH9.5,50℃,阴极电流密度DK=0.5-1.5A/dm2,10分钟得红色镀铜层。将镀铜的铝合金在200℃条件下烤30分钟后浸入冷水中,不起泡。表明除灰彻底,结合力良好。
比较例1
本比较例提供的铸铝合金ADC12表面处理的方法包括如下步骤:
(1)脱脂处理:同实施例1
(2)碱蚀处理:同实施例1
(3)中和处理:参照CN 1368563A去除铝表面污点的组合物,各组分为硝基苯磺酸钠60克/升、硫酸10%(按体积)、氟化氢铵2.5克/升和余量水。反应温度为25℃,时间为120秒。反应后水洗15秒,铝合金表面仍然有黑灰。
(4)后续处理:钝化。用市售铝皮膜剂或者仁昌牌RC-650铝合金皮膜剂250毫升/升,40℃,pH3.9,处理150秒得不均匀灰色钝化膜,中性盐雾1小时后腐蚀。钝化膜上喷漆百格刀划格试验不合格。表明除灰不彻底,结合力不好。
比较例2
本比较例提供的铸铝合金ADC12表面处理的方法包括如下步骤:
(1)脱脂处理:同实施例1
(2)碱蚀处理:同实施例1
(3)中和处理:参照CN 1152632A提供一种铝材预处理的一步法前处理液,各组分为过硫酸铵15克/升、硫酸15%(按体积)、氟化钠10克/升、十二烷基苯磺酸钠2克/升和余量水。反应温度为20℃,时间为300秒。反应后水洗15秒,铝合金表面仍然有较多黑灰。
(4)后续处理:电镀。用市售铝合金电镀液或者用仁昌牌RC-NCY铝用无氰浸锌液250毫升/升,室温,先浸锌30秒,水洗后镀无氰碱铜,用仁昌牌RC-Cu200A 300毫升/升,RC-Cu200B 100毫升/升,pH9.5,50℃,阴极电流密度DK=0.5-1.5A/dm2,10分钟得不均匀红色镀铜层。将镀铜的铝合金在200℃条件下烤30分钟后浸入冷水中,表面起许多泡。表明除灰不彻底,结合力不好。
结论:运用本发明不含硝酸和氢氟酸的铝合金中和液和使用方法能够有效去除含硅或不含硅铝和铝合金浸蚀处理后存在的各种有害杂质和污垢,中和效果好而且质量稳定,能形成均匀而活化的表面,为后续处理提供保障。本发明节省了能源,提高了效率,大大减少环境污染,有良好的社会效益和经济效益。
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (8)
1.一种铝和铝合金表面预处理中和液,其特征在于,所述的中和液的组成和配比范围是:氧化剂:1-600克/升;含氟化合物:1-600克/升;稳定剂:0.01-50克/升;促进剂:0-30克/升;表面活性剂:0-50克/升;酸:0-200克/升;水余量。
2.按照权利要求1的中和液,其特征在于:所述的氧化剂是过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸氢钠、过硫酸氢钾、过硼酸盐、过碳酸盐、过氧化物、硝基苯磺酸和它的盐其中的至少一种或者几种化合物的混合物。
3.按照权利要求1的中和液,其特征在于:所述含氟化合物为氟硼酸、氟硅酸、氟化氢钠、氟化氢钾、氟化锂、氟化钠、氟化钾、氟化铵或氟化氢铵中的至少一种或者几种化合物的混合物。
4.按照权利要求1的中和液,其特征在于:所述的稳定剂为水溶性有机膦酸、烷基苯磺酸、对羟基苯磺酸、乙二胺四乙酸和8-羟基喹啉以及它们的盐中至少一种或者几种的混合物。
5.按照权利要求1的中和液,其特征在于:所述的促进剂为锰酸盐、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、碘酸盐、含铁盐或含铜盐中至少一种或者上述几种化合物的混合物。
6.按照权利要求1的中和液,其特征在于:所述的表面活性剂为离子型表面活性剂、非离子表面活性剂和醇醚类中的至少一种或者几种的混合物。
7.按照权利要求1的中和液,其特征在于:所述的酸为无机酸中的硫酸和溶解于水的有机酸磺酸、醋酸、葡萄糖酸、羟基乙酸、柠檬酸、乳酸、水杨酸、苯甲酸和酒石酸其中的至少一种或者几种的混合物。
8.按照权利要求1所述的中和液,其特征在于所述的水为自来水或者去离子水。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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