CN104651821A - 一种新型铝及铝合金高分子无铬成膜剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型铝及铝合金高分子无铬成膜剂，其特征在于，以1升计，包括以下重量组分：改性水性高分子树脂20～100克；氧化剂3～20克；成膜助剂5～40克；润湿剂0.5～5克；络合剂1～10克；其余为水。本发明无毒性；无需复杂的制备工艺，大大提高了生产效率；处理时间短，在常温下即可达到优良的成膜效果，能够大幅提高材质耐腐蚀性，且无沉渣，达到节能环保的优点。

Description

一种新型铝及铝合金高分子无铬成膜剂
技术领域
本发明涉及金属表面处理技术领域，特别是涉及一种新型铝及铝合金高分子无铬成膜剂。
背景技术
铝是自然界储藏最丰富的金属元素之一，由于铝及其合金具有比重小、良好的导热和导电性、反光性强、易于成型加工以及优异的物理化学性能、价格低廉等优点，目前广泛用于电子通讯、家电、建筑、汽车、水暖等领域。然而铝合金在潮湿、含工业气体、燃料气体等碱性介质和盐水中使用时极易发生点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳等形式的破坏。
六价铬酸盐钝化技术由于其化学转化膜优异的耐腐蚀性能和良好的自修复能力，是工业上普遍应用的化学转化表面处理技术。但是，由于六价铬的高毒性，不仅在铝型材生产过程中产生严重的废水、废渣污染、还在其使用、回收过程产生严重的二次污染。随着人们对环境保护意识的增强，六价铬的应用已逐渐受到严格限制。2003年2月13日，欧盟发布了“报废电子电气设备指令”和“关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令”。前者从2004年8月13日生效，主要内容是出口至欧盟的10大类共99种电子电气产品回收及处理费用将由生产商自己负担；后者则从2006年7月1日起生效，主要禁止向欧盟销售含铅、汞、镉、六价铬、聚溴二苯醚和聚溴联苯等6种有害物质的电子电气产品，这一指令将涉及8大类共64种产品。目前文献报道的无铬钝化处理方法包括：锆～钛系、稀土系、锰盐系、钴盐系、钼盐系以及硅烷系等钝化体系。
锆～钛系化学转化膜具有与六价铬化学转化膜相近的抗腐蚀能力，在铝加工行业得到较高的认可度。但该化学转化膜很薄(≤100mg/m2),难以满足建筑铝型材的要求，而稀土系化学转化膜虽然耐蚀性很好,但是存在处理时间长，处理温度高，处理工艺复杂，生产成本高等缺点，距离工业生产有一定的距离。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的不足，提供了一种新型环保、耐腐蚀性强、成本低廉的铝及铝合金高分子无铬成膜剂。
解决上述技术问题的技术方案如下：
一种新型铝及铝合金高分子无铬成膜剂，以1升计，包括以下重量组分：
进一步地，所述的改性水性高分子树脂为改性水性丙烯酸树脂、改性水性聚氨酯树脂、改性水性环氧树脂的一种或几种复配物。
进一步地，所述的氧化剂为硝酸铈、硝酸镧、硫酸铈、硫酸镧的一种或几种复配物。
进一步地，所述的成膜助剂为氟硼酸、氟硅酸、硼酸、硅酸钠的一种或几种复配物。
进一步地，所述的润湿剂为聚乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠的一种或几种复配物。
进一步地，所述的络合剂为柠檬酸、酒石酸、乙二胺四乙酸、植酸、单宁酸的一种或几种复配物。
一种新型铝及铝合金高分子无铬成膜剂的使用方法，将上述权利要求1所述的新型铝及铝合金高分子无铬成膜剂用水稀释，新型铝及铝合金高分子无铬成膜剂与水的体积比为1:10～1:20，然后使用pH调节剂将体系pH值调节为2-4。
所述的pH调节剂为三乙醇胺、碳酸钠、硝酸、醋酸中任一种。
本发明的有益效果为：
本发明公开了一种新型铝及铝合金高分子无铬成膜剂，大幅提高金属表面的耐腐蚀性，可以达到常用六价铬钝化的效果，并且具有六价铬钝化和锆～钛系钝化无法比拟的优点：
(1)无毒性。采用的原材料均是为无公害物质，避免了六价铬离子对环境污染及对工人身心健康的损害，改善了生产环境。
(2)本成膜剂无需复杂的制备工艺，只需简单的复配混合即可，大大提高了生产效率。
(3)处理时间短，达到了高效的优点。
(4)在常温下即可达到优良的成膜效果，能够大幅提高材质耐腐蚀性，且无沉渣，达到节能环保的优点。
(5)经试验测试由本成膜剂所形成的转化膜，裸膜中性盐雾试验时间能够达到120小时，上漆后中性盐雾试验时间能够到1200小时。
(6)对水质要求较低，节约了使用者的生产成本。
(7)该成膜剂价格相对便宜，且为使用者节约大笔用于污水处理的资金，显著提高了经济效益和社会效益。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种新型铝及铝合金高分子无铬成膜剂，取以下重量组成与组分：
加入800毫升水中，充分搅拌使其溶解并混合均匀，加入适量水混合均匀以配制成1升成膜剂。
取上述成膜剂用水稀释，以成膜剂与水的体积比1:20配制，并用三乙醇胺调节pH为2～4。
使用本实施例所述的成膜剂时，先用酸性或中性的清洗剂清洗铝材工件，清除铝材表面的油污和灰尘，再用水清洗铝材表面残留的其他物质，然后再用本实施例所述的成膜剂进行常温处理2～5分钟，在铝材表面形成一层转化膜，最后再用清水清洗铝材表面。
经本实施例所述的成膜剂处理后的铝材进行中性盐雾试验可达到120小时；上漆后中性盐雾试验时间可达到1200小时。
实施例2
一种新型铝及铝合金高分子无铬成膜剂，取以下重量组成与组分：
加入800毫升水中，充分搅拌使其溶解并混合均匀，加入适量水混合均匀以配制成1升成膜剂。
取上述成膜剂用水稀释，以成膜剂与水的体积比1:10配制，并用碳酸钠调节pH为2～4。
使用本实施例所述的成膜剂时，先用酸性或中性的清洗剂清洗铝材工件，清除铝材表面的油污和灰尘，再用水清洗铝材表面残留的其他物质，然后再用本实施例所述的成膜剂进行常温处理2～5分钟，在铝材表面形成一层转化膜，最后再用清水清洗铝材表面。
实施例3
一种新型铝及铝合金高分子无铬成膜剂，取以下重量组成与组分：
加入800毫升水中，充分搅拌使其溶解并混合均匀，加入适量水混合均匀以配制成1升成膜剂。
取上述成膜剂用水稀释，以成膜剂与水的体积比1:15配制，并用醋酸或者硝酸调节pH为2～4。
使用本实施例所述的成膜剂时，先用酸性或中性的清洗剂清洗铝材工件，清除铝材表面的油污和灰尘，再用水清洗铝材表面残留的其他物质，然后再用本实施例所述的成膜剂进行常温处理2～5分钟，在铝材表面形成一层转化膜，最后再用清水清洗铝材表面。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新型铝及铝合金高分子无铬成膜剂，其特征在于，以1升计，包括以下重量组分：
其余为水。
2.根据权利要求1所述的一种新型铝及铝合金高分子无铬成膜剂，其特征在于，所述的改性水性高分子树脂为改性水性丙烯酸树脂、改性水性聚氨酯树脂、改性水性环氧树脂的一种或几种复配物。
3.根据权利要求1所述的一种新型铝及铝合金高分子无铬成膜剂，其特征在于，所述的氧化剂为硝酸铈、硝酸镧、硫酸铈、硫酸镧的一种或几种复配物。
4.根据权利要求1所述的一种新型铝及铝合金高分子无铬成膜剂，其特征在于，所述的成膜助剂为氟硼酸、氟硅酸、硼酸、硅酸钠的一种或几种复配物。
5.根据权利要求1所述的一种新型铝及铝合金高分子无铬成膜剂，其特征在于，所述的润湿剂为聚乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠的一种或几种复配物。
6.根据权利要求1所述的一种新型铝及铝合金高分子无铬成膜剂，其特征在于，所述的络合剂为柠檬酸、酒石酸、乙二胺四乙酸、植酸、单宁酸的一种或几种复配物。
7.一种如权利要求1所述的新型铝及铝合金高分子无铬成膜剂的使用方法，其特征在于：将上述权利要求1所述的新型铝及铝合金高分子无铬成膜剂用水稀释，新型铝及铝合金高分子无铬成膜剂与水的体积比为1:10～1:20，然后使用pH调节剂将体系pH值调节为2-4。
8.根据权利要求7所述的一种新型铝及铝合金高分子无铬成膜剂的使用方法，其特征在于，所述的pH调节剂为三乙醇胺、碳酸钠、硝酸、醋酸中任一种。
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