CN105925969B - 铝合金表面快速制备有色复合转化膜的处理液及处理方法 - Google Patents
铝合金表面快速制备有色复合转化膜的处理液及处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105925969B CN105925969B CN201610365502.3A CN201610365502A CN105925969B CN 105925969 B CN105925969 B CN 105925969B CN 201610365502 A CN201610365502 A CN 201610365502A CN 105925969 B CN105925969 B CN 105925969B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- treatment fluid
- aluminum alloy
- conversion film
- alloy surface
- acid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 81
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 72
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 20
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 40
- TUSDEZXZIZRFGC-UHFFFAOYSA-N 1-O-galloyl-3,6-(R)-HHDP-beta-D-glucose Natural products OC1C(O2)COC(=O)C3=CC(O)=C(O)C(O)=C3C3=C(O)C(O)=C(O)C=C3C(=O)OC1C(O)C2OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 TUSDEZXZIZRFGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 239000001263 FEMA 3042 Substances 0.000 claims abstract description 25
- LRBQNJMCXXYXIU-PPKXGCFTSA-N Penta-digallate-beta-D-glucose Natural products OC1=C(O)C(O)=CC(C(=O)OC=2C(=C(O)C=C(C=2)C(=O)OC[C@@H]2[C@H]([C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)O2)OC(=O)C=2C=C(OC(=O)C=3C=C(O)C(O)=C(O)C=3)C(O)=C(O)C=2)O)=C1 LRBQNJMCXXYXIU-PPKXGCFTSA-N 0.000 claims abstract description 25
- LRBQNJMCXXYXIU-NRMVVENXSA-N tannic acid Chemical compound OC1=C(O)C(O)=CC(C(=O)OC=2C(=C(O)C=C(C=2)C(=O)OC[C@@H]2[C@H]([C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)O2)OC(=O)C=2C=C(OC(=O)C=3C=C(O)C(O)=C(O)C=3)C(O)=C(O)C=2)O)=C1 LRBQNJMCXXYXIU-NRMVVENXSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229940033123 tannic acid Drugs 0.000 claims abstract description 25
- 235000015523 tannic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 25
- 229920002258 tannic acid Polymers 0.000 claims abstract description 25
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 15
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 11
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 45
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 27
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 21
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 18
- NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M potassium fluoride Chemical compound [F-].[K+] NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 14
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 13
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 11
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 11
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 7
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000011698 potassium fluoride Substances 0.000 claims description 7
- 235000003270 potassium fluoride Nutrition 0.000 claims description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 claims description 3
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 claims description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 2
- VBKNTGMWIPUCRF-UHFFFAOYSA-M potassium;fluoride;hydrofluoride Chemical compound F.[F-].[K+] VBKNTGMWIPUCRF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- BFXAWOHHDUIALU-UHFFFAOYSA-M sodium;hydron;difluoride Chemical compound F.[F-].[Na+] BFXAWOHHDUIALU-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 26
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 26
- FFRBMBIXVSCUFS-UHFFFAOYSA-N 2,4-dinitro-1-naphthol Chemical compound C1=CC=C2C(O)=C([N+]([O-])=O)C=C([N+]([O-])=O)C2=C1 FFRBMBIXVSCUFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 abstract description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001473 noxious effect Effects 0.000 abstract description 2
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 10
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 10
- 229920001864 tannin Polymers 0.000 description 8
- 235000018553 tannin Nutrition 0.000 description 8
- 239000001648 tannin Substances 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 7
- PMTRSEDNJGMXLN-UHFFFAOYSA-N titanium zirconium Chemical compound [Ti].[Zr] PMTRSEDNJGMXLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 6
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical compound [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000007739 conversion coating Methods 0.000 description 5
- 230000000887 hydrating effect Effects 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 5
- 229910000553 6063 aluminium alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000002932 luster Substances 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- 206010007269 Carcinogenicity Diseases 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical group [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical group [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Chemical group 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007670 carcinogenicity Effects 0.000 description 1
- 231100000260 carcinogenicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000007744 chromate conversion coating Methods 0.000 description 1
- 238000004532 chromating Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000366 copper(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical group [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000413 hydrolysate Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000006259 organic additive Chemical group 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 238000007745 plasma electrolytic oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 1
- 230000002335 preservative effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 229940071182 stannate Drugs 0.000 description 1
- 125000005402 stannate group Chemical group 0.000 description 1
- 239000010959 steel Chemical group 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
- C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
- C23C22/34—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Abstract
本发明属于铝合金腐蚀与防护技术领域，公开了一种铝合金表面快速制备有色复合转化膜的处理液及其处理方法。该处理液由包括以下步骤的方法制备得到：将单宁酸溶于含有促进剂的溶液中水解，再与其他组分混合得到处理液；所述处理液的组成为：氟钛酸1.0～4.0g/L；氟锆酸1.0～4.0g/L；单宁酸1.0～4.0g/L；氟盐1.0～4.0g/L；pH 3.0～5.0。本发明还提供基于上述处理液的在铝合金表面快速制备有色复合转化膜的处理方法。本发明的处理液成膜时间短，处理时间为0.5～2min，成膜效果好，不含铬及其它有毒物质，安全环保，无需加热，可在铝合金表面快速制备耐蚀性优异金黄色复合转化膜。
Description
技术领域
本发明属于铝合金腐蚀与防护技术领域，特别涉及一种铝合金表面快速制备有色复合转化膜的处理液及其处理方法。
背景技术
铝合金的应用非常广泛，但其耐腐蚀性能较差，使用前通常都要经过严格的表面防腐处理。以铝型材为例，一般需要喷涂处理，其中喷涂前的化学转化处理尤为关键，化学转化处理不仅能提高铝型材的耐蚀性能，而且能增加铝型材与有机涂层的结合力。铝合金表面处理方法主要有电镀法、微弧氧化法和化学转化膜法等。其中化学转化膜法是最常用的一种处理方法，它作为铝合金涂装前的表面预处理方法又可分为铬酸盐转化法、磷酸盐转化法、锡酸盐转化法、稀土转化法、钛/锆转化法等。铬酸盐法经过一百多年的发展已经成为世界上最成熟的一种处理方法，铬酸盐法制得的膜不仅耐蚀性能好，与有机涂层的结合力好，而且铬酸盐转化膜还具有一定的自修复功能，因此铬酸盐法得到广泛的应用。但是由于该法得到的膜层含有的六价铬的致癌性，铬酸盐法已经被许多国家明令禁止。例如欧盟的ROHS指令就要求投放欧盟市场的电气和电子产品不得含有六价铬等有害物质，我国也于2010年01月19日禁止使用六价铬。因此必须加强对铝合金表面无铬化的研究，为了解决上述问题，国内外竞相开发研制能取代传统铝合金防腐技术而又不影响铝合金的机械性能、亲水性能、耐腐蚀能力强而对环境无污染，在工艺上易于实现和维护并且成本低廉的新型有效铝合金表面防护处理方法。
钛锆转化膜被认为是最有希望替代铬酸盐钝化技术的方法。锆钛处理体系从20世纪80年代开始发展，是目前为数不多的得到工业化应用的工艺之一。它最早用于易拉罐的表面处理，后来逐渐扩展到汽车、电子、航空、建筑型材等行业。德国Henkel、日本Parker等公司对此开展了大量研究。这类处理液主要由含钛、锆、铪的金属盐，氟化物，硝酸盐和有机添加剂组成，通过浸渍、喷淋的方式形成转化膜。
目前，有少量涉及无铬化技术的中国发明专利申请，但是均存在以下缺点使其在生产中的广泛推广应用受到一定的限制。其缺点主要表现为：(1)钛锆转化膜绝大部分是无色，肉眼难以识别，不利于生产中的在线判断；(2)处理温度高，工艺复杂，同传统铬酸盐处理相比较，成膜速度和处理成本有着巨大差距，难以推广使用。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种铝合金表面快速制备有色复合转化膜的处理液。
本发明的另一目的在于提供一种基于上述处理液的在铝合金表面快速制备有色复合转化膜的处理方法。利用本发明处理液进行处理既可解决目前钛/锆转化膜无色问题，又可以制备耐蚀性能更加优异的转化膜。且本发明所获得的膜层呈金黄色、颜色均匀，易于在线判断成膜质量。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种铝合金表面快速制备有色复合转化膜的处理液，由包括以下步骤的方法制备得到：将单宁酸溶于含有促进剂的溶液中水解，再与其他组分混合得到处理液。
所述处理液的组成为：
所述的氟盐选自氟化钠、氟化钾、氟氢化钠和氟氢化钾中的至少一种。
所述的促进剂指氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。
所述水解的溶液体系pH优选为9～12。
所述处理液的pH可通过氢氧化钠或氢氧化钾调节。
进一步地，由包括以下步骤的方法制备得到：将单宁酸溶于含有促进剂的溶液中水解30min以上，再加入氟钛酸、氟锆酸、氟盐混合均匀，调节pH为3.0～5.0，得到处理液。
所述处理液的组成为：
更进一步地，可先将所述氟钛酸、氟锆酸、氟盐溶于水中，再与水解后体系混合，得到处理液。
本发明还提供一种基于上述处理液的在铝合金表面快速制备有色复合转化膜的处理方法，包括以下步骤：对铝合金进行表面预处理后，浸入上述处理液中0.5～2min，取出，洗涤后，得到表面形成黄色转化膜的铝合金。
所述表面预处理可包括打磨、碱洗、水洗等常规步骤。所述打磨优选依次经600#、800#、1000#逐级打磨，并用水冲洗。所述碱洗优选浸泡于氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液中1～2min，再用水冲洗。所述碱洗的体系中氢氧化钠浓度优选为5～10wt％，碳酸钠的浓度优选为5～10wt％。
本发明的处理液成膜时间短，处理时间为0.5～2min，成膜效果好，不含铬及其它有毒物质，安全环保，无需加热，可在铝合金表面快速制备耐蚀性优异金黄色复合转化膜。
本发明处理液采用了两步法制备，首先使单宁酸在碱性环境下充分水解，有利于金属离子与单宁酸水解产物之间有效充分的络合，利用该处理液制备得到的转化膜色泽更好，耐蚀性大幅提高，未经处理的铝合金腐蚀电流密度为5.236μA/cm2，经本发明处理的铝合金腐蚀电流密度最低可降至0.027μA/cm2，为未经处理的铝合金腐蚀电流密度的0.52％。
本发明转化膜的形成过程可以分为单宁酸水解和水解产物与金属离子络合形成有色的转化膜两个步骤。要形成有色转化膜单宁酸必须先水解，然后才能与溶液中的金属离子络合形成有色的转化膜，单宁酸是一种含有酯键的物质，水解的速度慢，提高单宁酸的水解速度，将有利于加快转化膜的形成；同时由于单宁酸提前水解，有利于单宁酸水解产物与金属离子有效充分络合，从而提高膜层质量如膜层颜色、耐蚀性等。基于以上的机理分析，本发明采用先将单宁酸水解，然后将水解完成的单宁酸溶液加入其它原料，再放入铝基体成膜，采用这种方法大大提高了转化膜的成膜速度，成膜时间缩短到0.5～2min，并且膜层色泽更加好，耐蚀性能更加优异。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
(1)采用两步法先将单宁酸水解制备处理液，利用该处理液制备有色转化膜，成膜速度快，成膜时间为0.5～2min；
(2)单宁酸充分水解，有利于金属离子与单宁酸水解产物之间的络合，制备的转化膜色泽更好。
(3)得到的转化膜耐蚀性更加优异，未经处理的铝合金腐蚀电流密度为5.236μA/cm2，经本发明处理的铝合金腐蚀电流密度最低可降至0.027μA/cm2，为未经处理的铝合金腐蚀电流密度的0.52％。
附图说明
图1为实施例1所制备覆盖有转化膜试样图。
图2为实施例1所制备膜层的SEM图。
图3为实施例2所制备膜层的SEM图。
图4为实施例3所制备膜层的SEM图。
图5为实施例4所制备膜层的SEM图。
图6为裸样和实施例1所制转化膜的极化曲线。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
下列实施例中所用试剂均可从商业渠道购买得到。
实施例1：铝合金表面有色转化膜的制备
铝合金表面制备有色转化膜的工艺包括如下步骤：
(1)将一定量的氢氧化钠加入到200mL去离子水中调节pH为9，然后加入6g的单宁酸搅拌，然后放置45min，备用。
(2)预处理：①将铝合金试样依次经600#、800#、1000#水砂纸逐级打磨，并用去离子水清洗；②将经①处理后的铝合金置入混合碱水溶液(NaOH 5～10wt％，Na2CO3 5～10wt％)1分钟后，去离子水冲洗。
(3)铝合金表面制备有色转化膜处理液的配制：氟钛酸1.0g/L；氟锆酸1.0g/L；氟化钠2.0g/L。将各组分：氟钛酸0.2g；氟锆酸0.2g；氟化钠0.4g溶于水，加水至处理液体积为180mL。
(4)铝合金表面钛锆化学转化处理：将经步骤(1)的单宁酸水解溶液20mL加入到步骤(3)的处理液中，并用氢氧化钠调节溶液pH值为3.0。
(5)将预处理的铝合金置于步骤(4)的处理液中，处理液温度为25℃，浸渍2.0min，完成成膜，取出试片，用去离子水冲洗干净并用电吹风烘干，得到表面形成黄色转化膜的铝合金。对其进行观察及SEM扫描，结果见图1和图2。并利用为涂覆膜层的铝合金作为裸样，与上述制得样品进行极化曲线测试，结果见图6。
实施例2：6063铝合金表面金黄色有机无机复合转化膜制备
铝合金表面制备有色转化膜的工艺包括如下步骤：
(1)将一定量的氢氧化钾加入到200mL去离子水中调节pH为10，然后加入4g的单宁酸搅拌，然后放置30min，备用。
(2)预处理：①将铝合金试样依次经600#、800#、1000#水砂纸逐级打磨，并用去离子水清洗；②将经①处理后的铝合金置入混合碱水溶液(NaOH 5～10wt％，Na2CO3 5～10wt％)3分钟后，去离子水冲洗。
(3)铝合金表面制备有色转化膜处理液的配制：氟钛酸2.0g/L；氟锆酸2.0g/L；氟化钾2.0g/L。将各组分：氟钛酸0.4g；氟锆酸0.4g；氟化钾0.4g溶于水，加水至处理液体积为180mL。
(4)铝合金表面钛锆化学转化处理：将经步骤(1)的单宁酸水解溶液20mL加入到步骤(3)的处理液中，并用氢氧化钠调节溶液pH值为4.0。
(5)将预处理的铝合金置于步骤(4)的处理液中，处理液温度为25℃，浸渍1.5min，完成成膜，取出试片，用去离子水冲洗干净并用电吹风烘干，得到表面形成金黄色转化膜的铝合金，对其进行SEM扫描，结果见图3。
实施例3：6063铝合金表面金黄色有机无机复合转化膜制备
铝合金表面制备有色转化膜的工艺包括如下步骤：
(1)将一定量的氢氧化钾加入到200mL去离子水中调节pH为11，然后加入8g的单宁酸搅拌，然后放置45min，备用。
(2)预处理：①将铝合金试样依次经600#、800#、1000#水砂纸逐级打磨，并用去离子水清洗；②将经①处理后的铝合金置入混合碱水溶液(NaOH 5～10wt％，Na2CO3 5～10wt％)2分钟后，去离子水冲洗。
(3)铝合金表面制备有色转化膜处理液的配制：氟钛酸4.0g/L；氟锆酸4.0g/L；氟化钾4.0g/L。将各组分：氟钛酸0.8g；氟锆酸0.8g；氟化钾0.8g溶于水，加水至处理液体积为180mL。
(4)铝合金表面钛锆化学转化处理：将经步骤(1)的单宁酸水解溶液20mL加入到步骤(3)的处理液中，并用氢氧化钾调节溶液pH值为5.0。
(5)将预处理的铝合金置于步骤(4)的处理液中，处理液温度为25℃，浸渍1.0min，完成成膜，取出试片，用去离子水冲洗干净并用电吹风烘干，得到表面形成金黄色转化膜的铝合金，对其进行SEM扫描，结果见图4。
实施例4：6063铝合金表面金黄色有机无机复合转化膜制备
铝合金表面制备有色转化膜的工艺包括如下步骤：
(1)将一定量的氢氧化钠加入到200mL去离子水中调节pH为12，然后加入8g的单宁酸搅拌，然后放置40min，备用。
(2)预处理：①将铝合金试样依次经600#、800#、1000#水砂纸逐级打磨，并用去离子水清洗；②将经①处理后的铝合金置入混合碱水溶液(NaOH 5～10wt％，Na2CO3 5～10wt％)2分钟后，去离子水冲洗。
(3)铝合金表面制备有色转化膜处理液的配制：氟钛酸3.0g/L；氟锆酸3.0g/L；氟化钾3.0g/L。将各组分：氟钛酸0.6g；氟锆酸0.6g；氟化钾0.6g溶于水，加水至处理液体积为180mL。
(4)铝合金表面钛锆化学转化处理：将经步骤(1)的单宁酸水解溶液20mL加入到步骤(3)的处理液中，并用氢氧化钾调节溶液pH值为5.0。
(5)将预处理的铝合金置于步骤(4)的处理液中，处理液温度为25℃，浸渍0.5min，完成成膜，取出试片，用去离子水冲洗干净并用电吹风烘干，得到表面形成金黄色转化膜的铝合金，对其进行SEM扫描，结果见图5。
实施例5：6063铝合金表面金黄色有机无机复合转化膜制备
铝合金表面制备有色转化膜的工艺包括如下步骤：
(1)将一定量的氢氧化钠加入到200mL去离子水中调节pH为12，然后加入2g的单宁酸搅拌，然后放置30min，备用。
(2)预处理：①将铝合金试样依次经600#、800#、1000#水砂纸逐级打磨，并用去离子水清洗；②将经①处理后的铝合金置入混合碱水溶液(NaOH 5～10wt％，Na2CO3 5～10wt％)2分钟后，去离子水冲洗。
(3)铝合金表面制备有色转化膜处理液的配制：氟钛酸1.0g/L；氟锆酸1.0g/L；氟化钾1.0g/L。将各组分：氟钛酸0.2g；氟锆酸0.2g；氟化钾0.2g溶于水，加水至处理液体积为180mL。
(4)铝合金表面钛锆化学转化处理：将经步骤(1)的单宁酸水解溶液20mL加入到步骤(3)的处理液中，并用氢氧化钾调节溶液pH值为4.0。
(5)将预处理的铝合金置于步骤(4)的处理液中，处理液温度为25℃，浸渍1.5min，完成成膜，取出试片，用去离子水冲洗干净并用电吹风烘干，得到表面形成金黄色转化膜的铝合金。
实施例6：复合转化膜的性能表征
对实施例2制备得到的表面形成转化膜的铝合金进行腐蚀测试(耐硫酸铜点滴试验，极化曲线)；以直接将单宁酸、氟钛酸、氟锆酸、氟化钾混合均匀，调节pH为4.0，得到处理液，并将预处理后铝合金浸渍其中(各试剂的浓度、以及铝合金基体的前处理方法与实例2相同)，得到表面覆盖有转化膜的铝合金作为对比例；以表面没有形成转化膜的空白铝合金为空白对比例，根据国标GB6807-86《钢铁工件涂漆前磷化处理技术条件》，采用硫酸铜点滴法对膜层的耐蚀性能进行检测。硫酸铜点滴液的组成：10％CuSO4溶液10mL，10％NaCl溶液20mL，0.1mol/L HCl溶液1mL。在试样的两面各取六个点，滴上点滴液，并开始计时，观察点滴液由浅蓝色变为暗红色的时间，然后取平均值，即为膜层的耐点滴时间。耐点滴时间越长，膜层的耐腐蚀性能越好。结果见下表1：
表1复合转化膜的性能指标
由表1可见，本发明采用两步法先将单宁酸水解制备处理液，利用该处理液制备有色转化膜，成膜速度快，成膜时间短，且制备得到的转化膜得到的转化膜耐蚀性更加优异，其耐腐蚀性能远远优于采用一步法得到的转化膜，且未经处理的铝合金腐蚀电流密度为5.236μA/cm2，经本发明处理的铝合金腐蚀电流密度最低可降至0.027μA/cm2，为未经处理的铝合金腐蚀电流密度的0.52％。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种铝合金表面快速制备有色复合转化膜的处理液，其特征在于由包括以下步骤的方法制备得到：将单宁酸溶于含有促进剂的溶液中水解，再与其他组分混合得到处理液；
所述处理液的组成为：
氟钛酸 1.0～4.0 g/L；
氟锆酸 1.0～4.0 g/L；
单宁酸 1.0～4.0 g/L；
氟盐 1.0～4.0 g/L；
pH 3.0～5.0；
所述处理液中还含有促进剂，所述的促进剂指氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的铝合金表面快速制备有色复合转化膜的处理液，其特征在于：所述的氟盐选自氟化钠、氟化钾、氟氢化钠和氟氢化钾中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的铝合金表面快速制备有色复合转化膜的处理液，其特征在于：所述水解的溶液体系pH为9～12。
4.根据权利要求1所述的铝合金表面快速制备有色复合转化膜的处理液，其特征在于由包括以下步骤的方法制备得到：将单宁酸溶于含有促进剂的溶液中水解30 min以上，再加入氟钛酸、氟锆酸、氟盐混合均匀，调节pH为3.0～5.0，得到处理液；
所述处理液的组成为：
氟钛酸 1.0～4.0 g/L；
氟锆酸 1.0～4.0 g/L；
单宁酸 1.0～4.0 g/L；
氟盐 1.0～4.0 g/L；
pH 3.0～5.0；
所述处理液中还含有促进剂，所述的促进剂指氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的铝合金表面快速制备有色复合转化膜的处理液，其特征在于：先将所述氟钛酸、氟锆酸、氟盐溶于水中，再与水解后体系混合，得到处理液。
6.一种基于权利要求1～5任一项所述的处理液的在铝合金表面快速制备有色复合转化膜的处理方法，其特征在于包括以下步骤：对铝合金进行表面预处理后，浸入权利要求1～5任一项所述的处理液中0.5～2 min，取出，洗涤后，得到表面形成黄色转化膜的铝合金。
7.根据权利要求6所述的在铝合金表面快速制备有色复合转化膜的处理方法，其特征在于：所述表面预处理包括打磨、碱洗和水洗。
8.根据权利要求7所述的在铝合金表面快速制备有色复合转化膜的处理方法，其特征在于：所述打磨依次经600#、800#、1000#逐级打磨，并用水冲洗；所述碱洗指浸泡于氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液中1～2 min，再用水冲洗。
9.根据权利要求8所述的在铝合金表面快速制备有色复合转化膜的处理方法，其特征在于：所述碱洗的体系中氢氧化钠浓度为5～10 wt%，碳酸钠的浓度为5～10 wt%。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610365502.3A CN105925969B (zh) | 2016-05-27 | 2016-05-27 | 铝合金表面快速制备有色复合转化膜的处理液及处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610365502.3A CN105925969B (zh) | 2016-05-27 | 2016-05-27 | 铝合金表面快速制备有色复合转化膜的处理液及处理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105925969A CN105925969A (zh) | 2016-09-07 |
| CN105925969B true CN105925969B (zh) | 2018-08-24 |
Family
ID=56841435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610365502.3A Active CN105925969B (zh) | 2016-05-27 | 2016-05-27 | 铝合金表面快速制备有色复合转化膜的处理液及处理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105925969B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114351131B (zh) * | 2021-04-13 | 2023-09-12 | 杭州安誉科技有限公司 | 一种铝合金散热器及其制备方法 |
| CN114836745A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-08-02 | 华南理工大学 | 一种铝合金中性锆钨转化液及铝合金表面的锆钨转化膜的制备方法 |
| CN114635129B (zh) * | 2022-04-18 | 2023-08-29 | 中国机械总院集团武汉材料保护研究所有限公司 | 一种适合多种铝合金及镀锌钢材料同步化学转化方法 |
| CN115074715B (zh) * | 2022-06-30 | 2024-01-30 | 东风商用车有限公司 | 一种用于耐高温涂层的前处理锆化剂及前处理方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5427632A (en) * | 1993-07-30 | 1995-06-27 | Henkel Corporation | Composition and process for treating metals |
| CN1827852A (zh) * | 2006-04-11 | 2006-09-06 | 营口市康如化工有限公司 | 一种铝合金无铬金黄色化学转化膜处理剂及其制备方法 |
| CN102242358A (zh) * | 2011-07-15 | 2011-11-16 | 华南理工大学 | 铝合金表面制备金黄色冰晶石转化膜的处理液及处理方法 |
| CN105132900A (zh) * | 2015-08-14 | 2015-12-09 | 华南理工大学 | 铝合金表面环保型钛锆转化处理/静电喷涂的防腐处理工艺 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6805756B2 (en) * | 2002-05-22 | 2004-10-19 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Universal aqueous coating compositions for pretreating metal surfaces |
-
2016
- 2016-05-27 CN CN201610365502.3A patent/CN105925969B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5427632A (en) * | 1993-07-30 | 1995-06-27 | Henkel Corporation | Composition and process for treating metals |
| CN1827852A (zh) * | 2006-04-11 | 2006-09-06 | 营口市康如化工有限公司 | 一种铝合金无铬金黄色化学转化膜处理剂及其制备方法 |
| CN102242358A (zh) * | 2011-07-15 | 2011-11-16 | 华南理工大学 | 铝合金表面制备金黄色冰晶石转化膜的处理液及处理方法 |
| CN105132900A (zh) * | 2015-08-14 | 2015-12-09 | 华南理工大学 | 铝合金表面环保型钛锆转化处理/静电喷涂的防腐处理工艺 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| "Preparation and properties of chrome-free colored Ti/Zr based conversion";AiHua Yi et al.;《Applied Surface Science》;20111217;第258卷(第16期);第5960-5964页 * |
| "多羟基化合物对6063 铝合金表面钛锆转化膜的影响";吴小松等;《电镀与涂饰》;20130415;第32卷(第4期);第31-34页 * |
| "铝合金表面有色钛/锆转化膜的成膜机理及性能";易爱华等;《华南理工大学学报（自然科学版）》;20120115;第40卷(第1期);第101-106页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105925969A (zh) | 2016-09-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105925969B (zh) | 铝合金表面快速制备有色复合转化膜的处理液及处理方法 | |
| CA1137393A (en) | Chromium-free or low-chromium metal surface passivation | |
| CN101538707B (zh) | 一种镁合金表面的处理法 | |
| CN100507076C (zh) | 一种镁合金工件表面处理方法 | |
| CN109440163B (zh) | 一种铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂及其应用 | |
| CN102912338A (zh) | 铝合金三价铬钝化液及其制备方法与钝化工艺 | |
| CN102242358B (zh) | 铝合金表面制备金黄色冰晶石转化膜的处理液及处理方法 | |
| CN103614717B (zh) | 一种镁合金表面水热法制备的耐蚀膜层及其制备工艺 | |
| CN104928670A (zh) | 一种在铝合金表面制备转化膜的方法 | |
| CN101158038A (zh) | 高耐蚀性三价铬蓝白色钝化剂及其制备方法 | |
| CN101135050B (zh) | 一种硅酸盐清洁钝化工艺 | |
| CN101962761B (zh) | 镁合金表面仿生疏水性涂层的制备方法 | |
| CN111593335A (zh) | 一种用于金属表面处理的改良锆基转化膜及其制备方法与应用 | |
| CN105887056A (zh) | 一种镁合金表面化学镀镍的方法 | |
| CN102031511B (zh) | 一种用于钕铁硼永磁体的表面处理剂及其制备方法和处理方法 | |
| KR890001036B1 (ko) | 인산아연 전환 피복 조성물 | |
| CN104451634B (zh) | 铝及铝合金钝化液、制备方法及其使用方法 | |
| CN106756949B (zh) | 一种陶化剂的制备方法 | |
| CN101054665A (zh) | 一种电镀锌及锌铁合金硅酸盐清洁钝化液 | |
| CN109609944B (zh) | 一种铝合金本色无铬钝化处理剂及其制备方法 | |
| CN107142470A (zh) | 有利于提高镁合金耐蚀性的锌钙系转化膜与环氧涂层的制备方法 | |
| CN102002704B (zh) | 一种用于处理铝合金的三价铬本色钝化液 | |
| EP0048718A1 (en) | PROCESS FOR PREVENTING CORROSION OF METAL SURFACES. | |
| CN101892468A (zh) | 一种Mg-Li合金表面化学镀Ni-W-P三元合金的制备方法 | |
| CN101660156A (zh) | 一种镀锌材料用硅酸盐彩色钝化液 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Yi Aihua Inventor after: Gao Shijie Inventor after: Wu Yulong Inventor after: Luo Zhongcheng Inventor after: Zhen Deren Inventor after: Yang Siyu Inventor before: Yi Aihua Inventor before: Gao Shijie Inventor before: Wu Yulong |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Treating fluid for rapidly preparing non-ferrous composite conversion film on surface of aluminum alloy and treating method Effective date of registration: 20191125 Granted publication date: 20180824 Pledgee: Bank of China Limited Guangzhou Development Zone Branch Pledgor: GUANGZHOU BUILDING MATERIALS INSTITUTE Ltd. Registration number: Y2019440000213 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20201215 Granted publication date: 20180824 Pledgee: Bank of China Limited Guangzhou Development Zone Branch Pledgor: GUANGZHOU BUILDING MATERIALS INSTITUTE Ltd. Registration number: Y2019440000213 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Treatment solution and method for rapid preparation of colored composite conversion coating on aluminum alloy surface Effective date of registration: 20210315 Granted publication date: 20180824 Pledgee: Bank of China Limited Guangzhou Development Zone Branch Pledgor: GUANGZHOU BUILDING MATERIALS INSTITUTE Ltd. Registration number: Y2021440000076 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20220623 Granted publication date: 20180824 Pledgee: Bank of China Limited Guangzhou Development Zone Branch Pledgor: GUANGZHOU BUILDING MATERIALS INSTITUTE Ltd. Registration number: Y2021440000076 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Treatment solution and method for rapid preparation of colored composite conversion film on aluminum alloy surface Effective date of registration: 20230809 Granted publication date: 20180824 Pledgee: China Minsheng Banking Corp Guangzhou branch Pledgor: GUANGZHOU BUILDING MATERIALS INSTITUTE Ltd. Registration number: Y2023980051418 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Granted publication date: 20180824 Pledgee: China Minsheng Banking Corp Guangzhou branch Pledgor: GUANGZHOU BUILDING MATERIALS INSTITUTE Ltd. Registration number: Y2023980051418 |