CN106435612A - 一种以铵离子为络合剂稳定铝合金酸洗溶液的方法 - Google Patents

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沈谦
刘妮
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    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
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Abstract

一种以铵离子为络合剂稳定铝合金酸洗溶液的方法，酸洗溶液中铵离子浓度控制在0.1～1.0mol/L范围内，酸洗溶液中铵离子浓度通过对酸洗溶液中添加硝酸铵或氟化铵或氨水的形式来获得。

Description

一种以铵离子为络合剂稳定铝合金酸洗溶液的方法
技术领域
本发明涉及一种以铵离子为络合剂稳定铝合金酸洗溶液的方法，特别适合应用于铝合金转化膜层或镀覆处理之前的浸蚀、脱氧或出光溶液，也可以用于铝合金焊接、无损检查等其它处理之前的浸蚀，能够使含氟化物的酸洗溶液以适当的浸蚀速率对铝合金制件进行酸洗，又能稳定地获得光亮、无污染的表面，属于金属特殊加工技术领域。
背景技术
铝合金是一种制造业广泛使用的金属材料，经过适当地表面防护可以应用于工业、农业、国防、生活等各个领域。由于铝合金具有较高的活性，在酸性介质、碱性介质和潮湿的环境中都容易产生化学反应而发生腐蚀。尽管铝合金在干燥的自然条件下就能在制件表面形成一层厚度不均匀的、极薄的氧化膜，但这种氧化膜很容易被破坏，不足于直接作为制件防腐蚀的保护层；铝合金在挤压、焊接、热处理等热加工过程中，在制件表面能够形成一层厚度不均匀的、较厚的氧化膜，但这种氧化膜粘附了大量的、难以去除的污染物，也不能作为制件的保护层，因此，在铝合金制件投入使用之前，必须按使用目的对其进行相应地转化处理或镀覆防护层。对铝合金制件进行转化处理或镀覆处理之前，脱氧(去除氧化物)和/或出光工序是必不可缺的，必须去除制件上原有的氧化膜，以裸露出铝合金基体，只有这样才能进行预期的转化处理或镀覆处理；同时，为了实现某些特种检查，需要对制件基体浸蚀去除至少5微米。目前，采用硝酸-铬酸-氟化物溶液或硝酸-氟化物酸洗溶液对铝合金制件进行酸洗，以去除制件表面原有的氧化膜或薄层金属基体，同时实现浸蚀、脱氧和出光的作用，是铝合金表面处理行业使用最广泛和最有效的工艺方法。
通过硝酸-铬酸-氟化物溶液或硝酸-氟化物溶液对铝合金进行浸蚀、脱氧或出光时，其核心是先通过氟离子的腐蚀作用破坏铝合金表面的氧化膜阻挡层，再由硝酸、铬酸等酸性溶液溶解组成铝合金的铝、铜、锌等合金元素，以实现对铝合金制件的浸蚀作用，同时使铝、铜、锌等合金元素形成可溶性化合物而快速进入溶液，以达到出光作用；提高溶液中氟离子的浓度能有效地提高酸洗溶液对铝合金的浸蚀速率。对于新配制的酸洗溶液，溶液中的硝酸和/或铬酸对制件表面的铝、铜、锌等合金元素有足够的去除作用，不仅能够溶解制件表面的氧化膜层和金属基体，而且能够使制件获得无污染的光亮表面；随着溶液使用时间的积累，溶液中溶解的铝、铜、锌等金属离子也在不断积累，硝酸和/或铬酸对制件表面的铝、铜、锌等合金元素的溶解作用会逐渐降低，难以满足浸蚀目的。当通过添加氟离子将酸洗溶液的浸蚀速率提高到规定值时，即使将硝酸和/或铬酸的浓度调整到较高水平，也不能使制件获得光亮的表面，在制件表面出现难以通过水漂洗去除的挂灰现象，如浸蚀、脱氧或出光后在制件的下端或表面出现黑色污染物，这些污染物会导致转化膜出现粉化、黑斑等不可接受的缺陷，或导致镀覆层结合力不合格，并且这种挂灰现象随酸洗溶液的浸蚀速率的增高而愈加严重。为了确保铝合金制件酸洗后的表面外观，避免出现挂灰现象，生产中只能采用频繁废弃酸洗溶液和降低溶液浸蚀速率这两种方法，不仅降低了生产效率和产品合格率，增加了污染物的排放量，并且增加了生产成本。
发明内容
针对这种采用硝酸-铬酸-氟化物溶液或硝酸-氟化物溶液进行铝合金制件浸蚀、脱氧和出光处理时，为了避免出现制件挂灰，普遍存在的不能将浸蚀速率调整到相对较高水平的现象，本发明提出一种以铵离子为络合剂稳定铝合金酸洗溶液的方法。铵离子是铜、锌、铁等重金属离子的良好络合剂，在硝酸-铬酸-氟化物溶液或硝酸-氟化物溶液中性能稳定并且价格低廉，能够增强铝合金合金组分的溶解作用,同时，铵离子是溶液良好的缓冲剂，能够使溶液的酸度水平保持相对稳定；当通过提高氟离子浓度，将酸洗溶液对铝合金的浸蚀速率升高到一定值时，虽然溶液中的硝酸和/或铬酸不足以将已刻蚀的合金组分从制件表面完全去除，而具有一定浓度的铵离子可以与制件表面的铜、锌、铁等重金属离子形成稳定的络合物，并容易地进入溶液，使制件获得无污物的光亮表面；当铵离子浓度较低时，将降低与铜、锌、铁等重金属离子形成络合物的能力，制件表面仍会出现黑色污物；当铵离子浓度很高时，尽管与铜、锌、铁等重金属离子形成络合物的能力很强，但高浓度的铵离子容易被溶液中的硝酸和/或铬酸氧化，导致溶液失效，并产生有毒气体，因此，本发明将铵离子浓度限制在0.1～1.0mol/L。
本发明的有益效果在于：通过控制铝合金酸洗溶液中铵离子浓度的方式，能够在不改变铝合金酸洗的工艺要求和方法的前提下，将溶液的浸蚀速率控制在适当的范围内，并且经过酸洗的制件表面不出现影响转化膜和镀覆处理的挂灰现象，特别适合应用于铝合金转化膜和镀覆处理之前的浸蚀、脱氧或出光处理，也可以用于铝合金焊接、无损检查等其它处理之前的浸蚀处理，使铝合金制件稳定地获得光亮、无污染物的表面，为后续进行转化膜和镀覆处理提供保障，有效地提高铝合金制件表面处理的生产效率和产品合格率，减少污染物的排放量，降低生产成本。
以下提供试验实例更明显的凸显出本专利的优点：
具体实施方式
采用硝酸-铬酸-氟化物溶液对铝合金进行浸蚀、脱氧或出光时：第一组试验：
当酸洗溶液的浸蚀速率为0.8μm/单面/小时时，溶液中的铬(Cr+6)为23.1g/L、硝酸为93.4g/L：对两块规格为250X75X3的7050-T74511试样进行酸洗3分钟后，经过冷水洗2分钟后进行检查，试样表面光亮。
通过添加氢氟酸将酸洗溶液的浸蚀速率提高到13.6μm/单面/小时时，对上述试样进行酸洗3分钟后，经过冷水洗2分钟后进行检查，试样表面出现黑色污物。
再向溶液添加0.2mol/L硝酸铵后，对另外两块规格为250X75X3的7050-T74511试样进行酸洗3分钟后，经过冷水洗2分钟后进行检查，试样表面光亮、无黑色污物，这时溶液中的铬(Cr+6)为22.9g/L、硝酸为95.0g/L，浸蚀速率为13.4μm/单面/小时。
第二组试验
对浸蚀速率为0.8μm/单面/小时、铬(Cr+6)为23.1g/L、硝酸为93.4g/L的酸洗溶液，通过添加氢氟酸将酸洗溶液的浸蚀速率提高到24.9μm/单面/小时时，对两块规格为250X75X3的7050-T74511试样进行酸洗3分钟后，经过冷水洗2分钟后进行检查，试样表面出现严重的黑色污物；
再向溶液添加0.6mol/L氨水后，对另外两块规格为250X75X3的7050-T74511试样进行酸洗3分钟后，经过冷水洗2分钟后进行检查，试样表面光亮、无黑色污物，这时溶液中的铬(Cr+6)为22.6g/L、硝酸为92.3g/L，浸蚀速率为24.6μm/单面/小时。
第三组
对浸蚀速率为0.8μm/单面/小时、铬(Cr+6)为23.1g/L、硝酸为93.4g/L的酸洗溶液，通过添加氟化铵将酸洗溶液的浸蚀速率提高到23.3μm/单面/小时时，对两块规格为250X75X3的7050-T74511试样进行酸洗3分钟后，经过冷水洗2分钟后进行检查，试样表面灰暗、不光亮；
再向溶液添加0.1mol/L氨水后，对另外两块规格为250X75X3的7050-T74511试样进行酸洗3分钟后，经过冷水洗2分钟后进行检查，试样表面光亮、无黑色污物，这时溶液中的铬(Cr+6)为23.0g/L、硝酸为93.2g/L，浸蚀速率为23.4μm/单面/小时。
根据上述试验，采用硝酸-铬酸-氟化物溶液对铝合金进行浸蚀、脱氧或出光时，将酸洗溶液中铵离子浓度控制在0.1～1.0mol/L范围内，使经过浸蚀、脱氧或出光的铝合金制件获得光亮、无污染物的表面。

Claims (2)

1.一种以铵离子为络合剂稳定铝合金酸洗溶液的方法，其特征在于，所述酸洗溶液中铵离子浓度控制在0.1～1.0mol/L范围内。
2.如权利要求1所述的以铵离子为络合剂稳定铝合金酸洗溶液的方法，其特征在于所述酸洗溶液中铵离子浓度通过对酸洗溶液中添加硝酸铵或氟化铵或氨水的形式来获得。
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