CN109518200B - 一种用于铝合金中和处理用的除灰剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于铝合金中和处理用的除灰剂及其制备方法，所述除灰剂应用在所述铝合金前处理后的中和处理；以重量份计，所述除灰剂包括如下组分：50－200份硫酸，2－100份六价铁盐，5－50份三价铁盐，10－50份双氧水，5－50份缓蚀剂。该用于铝合金中和处理用的除灰剂，用于铝合金前处理后中和处理工艺环节除灰，对铝合金几乎没有腐蚀、不影响铝合金基材光泽度，除灰处理效果好、速度快、成本低、环保、无死角、无残留；除灰过程中不产生有毒有害气体，对环境友好，对操作人员无健康威胁，解决了传统工艺因为除不干净，后续阳极氧化封闭后只能用湿毛巾擦拭，又很难擦拭干净的难题；该除灰剂制作工艺简单，高效、节能、环保。

Description

一种用于铝合金中和处理用的除灰剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金表面处理领域，具体涉及一种用于铝合金中和处理用的除灰剂及其制备方法。
背景技术
铝合金经过前处理(除油、化抛、碱蚀、酸蚀等)后，很容易产生挂灰的现象；然而在工件表面挂的这层灰，由于成份复杂，产生的机理也相当复杂，一直以来是行业内非常头痛的问题。
铝合金经过前处理产生的灰，一般跟铝材牌号、前处理的工艺及所使用的药水都有直接关系，一般具有以下几种情况：1、所采用铝材牌号不同，前处理的工艺以及所使用的药水不同，参与反应后所产生的盐类及氧化物成份不同，即灰的成分、组成与铝材牌号、前处理工艺以及所使用的药水有关，现有的除灰方式难以适应多种铝材牌号、前处理工艺以及所使用的药水，铝合金表面的灰难以去除干净；2、铝成份与酸或者碱产生的铝氧化物，普遍有一定的黏度，容易吸附工件表面，加大了除灰的难度。
传统的除灰方式，普遍以湿布擦拭为主，沟槽处还很难擦干净，耗费大量的人工，耗费大量时间。现有的除灰工艺主要分为硫酸法和硝酸法，硫酸法具有成本低，经济效益好的优点，但由于硫酸是非氧化性酸，对于铝材中由于锰、铜、铁等合金元素所产生的挂灰以及化学抛光后表面析出的单质铜等挂灰的溶解速度较慢或甚至无能为力，而且，硫酸法的操作时间较长，除灰后容易出现雪花状腐蚀斑点；硝酸法与硫酸法相比，硝酸为氧化性酸，对挂灰的溶解性强，几乎能除去各种挂灰，使铝材获得清洁、光亮均匀的钝化性表面，并避免的雪花状斑点的产生，但硝酸溶液挥发出来的硝酸蒸汽及其分解产物，不仅污染空气，恶化车间操作环境，还会腐蚀厂房和机械设备，造成安全隐患，而且在实际生产中，常常会在硫酸或者硝酸中加入CrO3，以达到增强出会效果的目的，但六价铬是一种极强的致癌物，处于对操作人员的健康和环境的保护，应避免使用。
如果这种灰处理不干净，铝合金后续阳极氧化、染色、封闭，都会使得外观非常难看，也难以处理，后续的处理方式普遍以湿布擦拭为主，沟槽处还很难擦干净，耗费大量的人工，耗费大量时间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于铝合金中和处理用的除灰剂，有效去除铝合金表面的灰。
本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种用于铝合金中和处理用的除灰剂，不产生有毒有害气体，对环境友好，对操作人员无健康威胁。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于铝合金中和处理用的除灰剂，其特征在于：所述除灰剂应用在所述铝合金前处理后的中和处理；以重量份计，所述除灰剂包括如下组分：50-200份硫酸，2-100份六价铁盐，5-50份三价铁盐，10-50份双氧水，5-50份缓蚀剂。
优选地，所述硫酸的浓度大于等于98％。
优选地，所述六价铁盐为高铁酸铵、高铁酸钠、高铁酸钾中的至少一种。
优选地，所述三价铁盐是氯化铁、硫酸铁、聚合硫酸铁中的至少一种。
优选地，所所述双氧水纯度不低于30％。
优选地，所述缓蚀剂是柠檬酸、酒石酸、氨基乙酸、苹果酸的至少一种。
本发明还公开了上述的一种用于铝合金中和处理用的除灰剂的制备方法：在反应釜中加入纯水，将硫酸添加到反应釜内并搅拌至混合均匀，冷却至室温，往反应釜内添加六价铁盐、三价铁盐和缓蚀剂，搅拌至混合均匀，最后添加双氧水搅拌，并加水定容混合均匀。
优选地，添加硫酸后，搅拌时间为10分钟。
优选地，添加六价铁盐、三价铁盐和缓蚀剂后，搅拌时间为20-30分钟。
实施本发明的实施例，具有如下有益效果：
本发明所述公开的一种用于铝合金中和处理用的除灰剂，用于铝合金前处理后中和处理工艺环节除灰，对铝合金几乎没有腐蚀、不影响铝合金基材光泽度，除灰处理、效果好、速度快、成本低、环保、无死角、无残留；除灰过程中不产生有毒有害气体，对环境友好，对操作人员无健康威胁，解决了传统工艺因为除不干净，后续阳极氧化封闭后只能用湿毛巾擦拭，又很难擦拭干净的难题；该除灰剂制作工艺简单，高效、节能、环保。
具体实施方式
本发明公开了一种用于铝合金中和处理用的除灰剂，所述除灰剂应用在所述铝合金前处理后的中和处理；以重量份计，所述除灰剂包括如下组分：50-200份硫酸，2-100份六价铁盐，5-50份三价铁盐，10-50份双氧水，5-50份缓蚀剂。其中，所述硫酸的浓度大于等于98％；所述六价铁盐为高铁酸铵、高铁酸钠、高铁酸钾中的至少一种；所述三价铁盐是氯化铁、硫酸铁、聚合硫酸铁中的至少一种；所述双氧水纯度不低于30％；所述缓蚀剂是柠檬酸、酒石酸、氨基乙酸、苹果酸中的至少一种。
本发明还公开了上述的一种用于铝合金中和处理用的除灰剂的制备方法：在反应釜中加入纯水，将硫酸添加到反应釜内并搅拌至混合均匀，冷却至室温，往反应釜内添加六价铁盐、三价铁盐和缓蚀剂，搅拌至混合均匀，最后添加双氧水搅拌，并加水定容混合均匀。其中添加硫酸后，搅拌时间为10分钟；添加六价铁盐、三价铁盐和缓蚀剂后，搅拌时间为20-30分钟。
铝合金前处理主要除油、碱蚀、化抛等环节，经过各种复杂的反应，所生成的灰的主要成份是氧化物、无机盐成份、具有粘度的铝离子成份和及氢氧化铝成份。该除灰剂主要选用具有超强氧化性的六价铁物质：高铁酸盐(高铁酸胺、高铁酸钠、高铁酸钾)，配合硫酸自身的除灰作用，用来去除绝铝合金大多数灰，包括铝材中由于锰、铜、铁等合金元素所产生的挂灰以及化学抛光后表面析出的单质铜等挂灰，且利用六价铁离子的吸附能力，吸附染料灰(染料灰都是吸附在阳极氧化膜孔外)，该超强的氧化性物质六价铁成份能轻松除掉过封闭导致的灰，也能吸附过封闭导致的灰，更能转化过封闭导致的氧化物；同时选用三价铁成份(氯化铁、硫酸铁、硝酸铁)抑制六价铁的还原转化，提高槽液寿命；也利用双氧水的强氧化性，以及其提供的游离的氧，抑制六价铁的还原转化，保护铝合金的阳极氧化膜(Al2O3)；采用具有络合性的有机酸(柠檬酸、酒石酸、氨基乙酸、苹果酸)络合杂质的金属离子，防止干扰，进一步延长槽液的寿命；而且由于强氧化剂对纯铝表面有钝化作用，能抑制酸性物质对铝表面的腐蚀，从而起到对铝材表面保护作用，除灰的过程对铝材无腐蚀作用；且硫酸的作用还在于抑制槽液的PH值升高，延长槽液的寿命。相对于传统方法，硫酸法除灰效果不佳，速度慢，硝酸法除灰过程中产生有毒有害气体，而采用擦拭除灰方法，则无法完全将灰除尽(沟槽处的灰难以通过擦拭除去)，本发明公开的一种铝合金中和处理用的除灰剂，用于铝合金前处理后中和处理工艺环节除灰，除灰处理速度快、环保，而且通过侵泡铝合金以除灰，能够完全作用在铝合金各个位置，无死角、无残留；除灰过程中不产生有毒有害气体，且不含有六价铬，对操作人员无健康威胁；解决了传统工艺因为除不干净，后续阳极氧化封闭后只能用湿毛巾擦拭，又很难擦拭干净的难题；该除灰剂制作工艺简单，高效、节能、环保。
下面结合具体实施例，对本发明作进一步的描述，以便于更清楚的理解本发明要求保护的技术思想。
实施例1
本实施例公开了一种用于铝合金中和处理用的除灰剂，按重量份计，包括：
H2SO4(98％)：50份；
高铁酸铵：10份；
氯化铁：10份；
双氧水：10份；
柠檬酸：5份；
纯水：915份。
生产时在反应釜中加入2/3的纯水，然后加入50份的H2S04(98％)自动搅拌10min，再加入1份的高铁酸铵、10份的氯化铁，5份的柠檬酸，自动搅拌20min，然后再加入10份的双氧水、最后加水定容至总份量1000份混匀制成所需除灰剂。
实施例2
本实施例公开了一种用于铝合金中和处理用的除灰剂，按重量份计，包括：
H2SO4(98％)：80份；
高铁酸钾：15份；
氯化铁：20份；
双氧水：20份；
酒石酸：20份；
纯水：845份。
生产时在反应釜中加入2/3的纯水，然后加入80份的H2S04(98％)自动搅拌10min，再加入15份的高铁酸钾、20份的氯化铁，20份的酒石酸，自动搅拌20min，然后再加入20份的双氧水、最后加水定容至总份量1000份混匀制成所需除灰剂。
实施例3
本实施例公开了一种用于铝合金中和处理用的除灰剂，按重量份计，包括：
高铁酸铵：50份；
硫酸铁：20份；
双氧水：30份；
柠檬酸：30份；
纯水：870份。
生产时在反应釜中加入2/3的纯水，然后加入50份的高铁酸铵、20份的硫酸铁，30份的柠檬酸，自动搅拌20min，然后再加入30份的双氧水、最后加水定容至总份量1000份混匀制成所需除灰剂。
实施例4
本实施例公开了一种用于铝合金中和处理用的除灰剂，按重量份计，包括：
H2SO4(98％)：100份；
高铁酸钠：40份；
聚合硫酸铁：20份；
双氧水：30份；
氨基乙酸：20份；
纯水：928份。
生产时在反应釜中加入2/3的纯水，然后加入100份的H2S04(98％)自动搅拌10min，再加入40份的高铁酸钠、20份的聚合硫酸铁，20份的氨基乙酸，自动搅拌20min，然后再加入30份的双氧水、最后加水定容至总份量1000份混匀制成所需除灰剂。
实施例5
本实施例公开了一种用于铝合金中和处理用的除灰剂，按重量份计，包括：
H2SO4(98％)：150份；
氯化铁：15份；
酒石酸：20份；
双氧水：50份；
纯水：765份。
生产时在反应釜中加入2/3的纯水，然后加入150份的H2S04(98％)自动搅拌10min，再加入15份的高铁酸铵、15份的氯化铁，20份的酒石酸，自动搅拌20min，再加双氧水50份，最后加水定容至总份量1000份混匀制成所需除灰剂。
实施例6
本实施例公开了一种用于铝合金中和处理用的除灰剂，按重量份计，包括：
H2SO4(98％)：200份
高铁酸钠：20份；
双氧水：20份；
苹果酸：15份；
纯水：745份。
生产时在反应釜中加入2/3的纯水，然后加入200份的H2S04(98％)自动搅拌10min，再加入20份的高铁酸钠、15份的苹果酸，自动搅拌20min，然后再加入20份的双氧水、最后加水定容至总份量1000份混匀制成所需除灰剂。
对比例1：
按重量份计，包括：
H2SO4(98％)：200份；
铬酐：50份；
纯水：750份。
生产时在反应釜中加入2/3的纯水，然后加入200份的H2S04(98％)自动搅拌10min，冷却后再加入50份的铬酐，最后加水定容至总份量1000份混匀制成所需除灰剂。
对比例2：
按重量份计，包括：
HNO3(68％)：150份；
HF(30％)：50份；
纯水：800份。
生产时在反应釜中加入2/3的纯水，然后加入150份的HNO3(68％)自动搅拌10min，再加入50份的HF，最后加水定容至总份量1000份混匀制成所需除灰剂。
对比例3：
按重量份计，包括：
H3PO4(85％)：400份
H2SO4(98％)：200份
HF：50份
纯水：350份。
生产时在反应釜中加入1/3的纯水，然后加入400份的H3PO4(85％)自动搅拌10min，再加入200份的H2SO4(98％)，冷却后再加入50份的HF，最后加水定容至总份量1000份混匀制成所需除灰剂。
分别取上述各实施例制成的除灰剂对铝件(铝材牌号为6063，尺寸100*100*2mm)，进行除灰处理试验。
一、除油采用弱碱性脱脂剂，在60度左右除油5-8min，然后水洗干净；再用上述各实施例制成的除灰剂分别对铝件进行中和处理，再水洗干净。其中该弱碱性脱脂剂采用佛山市南海区双成金属表面技术有限公司所生产的弱碱性脱脂剂，型号为FL-103E；该弱碱性脱脂剂还可以采用温州龙飞环保科技有限公司生产的铝锌脱脂剂，型号为LF-103AL。
评判中和处理除灰剂的标准：1、处理后，在指定光源箱中仔细观察，表面无灰；2、用纯净水打湿过后的白布，擦拭工件表面，工件表面无任何残留；3、用无水酒精浸过的白布擦拭铝件表面，工件表面无任何残留，白布表面无任何残留。
结果如下表：
实施例 外观 纯净水+白布 酒精+白布
实施例1 干净无灰 无残留 无残留
实施例2 干净无灰 无残留 无残留
实施例3 干净无灰 无残留 无残留
实施例4 干净无灰 无残留 无残留
实施例5 干净无灰 无残留 无残留
实施例6 干净无灰 无残留 无残留
对比例1 干净无灰 无残留 擦过地方无残留
对比例2 少量黄灰 残留少量黄灰 残留少量黄灰
对比例3 少量黄灰 残留少量黄灰 残留少量黄灰
二、碱蚀(NaoH：50-100g/l，60-100度，2-3min)，然后水洗干净，再用上述各实施例制成的除灰剂分别对铝件进行中和处理，再水洗干净。
判中和处理除灰剂的标准：1、处理后，在指定光源箱中仔细观察，表面无灰；2、用纯净水打湿过后的白布，擦拭工件表面，工件表面无任何残留；3、用无水酒精浸过的白布擦拭铝件表面，工件表面无任何残留，白布表面无任何残留。
结果如下表：
Figure GDA0001938656820000091
Figure GDA0001938656820000101
三、化抛(H3PO4(85％)：600g/l，H2SO4(98％):300g/l，SC-B05:50ml/l，温度：100度，时间：2-3min)，然后水洗干净，再用上述各实施例制成的除灰剂分别对铝件进行中和处理，再水洗干净。
评判中和处理除灰剂的标准：1、处理后，在指定光源箱中仔细观察，表面无灰；2、用纯净水打湿过后的白布，擦拭工件表面，工件表面无任何残留；3、用无水酒精浸过的白布擦拭铝件表面，工件表面无任何残留，白布表面无任何残留。
结果如下表：
实施例 外观 纯净水+白布 酒精+白布
实施例1 干净无灰 无残留 无残留
实施例2 干净无灰 无残留 无残留
实施例3 干净无灰 无残留 无残留
实施例4 干净无灰 无残留 无残留
实施例5 少量黄灰 残留少量黄灰 残留少量黄灰
实施例6 干净无灰 无残留 无残留
对比例1 干净无灰 无残留 擦过地方无残留
对比例2 少量黄灰 残留少量黄灰 残留少量黄灰
对比例3 少量黄灰 残留少量黄灰 残留少量黄灰
从上述试验结果表中可以看出，包含有六价铁成分的实施例1、实施例3、
实施例3，实施例4，实施例6的除灰效果都非常好；但是如实施例5，没有六价铁存在的条件下，仍会有少量的残留，但是，相比对比例1，实施例5的处理效果与其相当，且不含铬，更加环保；而相比对比例2，对比例3，该除灰剂明显比传统的除灰效果好，也不影响光泽。
以上仅为本发明的具体实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于铝合金中和处理用的除灰剂，其特征在于：所述除灰剂应用在所述铝合金前处理后的中和处理；以重量份计，所述除灰剂包括如下组分：50-200份硫酸，2-100份六价铁盐，5-50份三价铁盐，10-50份双氧水，5-50份缓蚀剂，所述六价铁盐为高铁酸铵、高铁酸钠、高铁酸钾中的至少一种。
2.如权利要求1所述的一种用于铝合金中和处理用的除灰剂，其特征在于：所述硫酸的浓度大于等于98％。
3.如权利要求1所述的一种用于铝合金中和处理用的除灰剂，其特征在于：所述三价铁盐是氯化铁、硫酸铁、聚合硫酸铁中的至少一种。
4.如权利要求1所述的一种用于铝合金中和处理用的除灰剂，其特征在于：所所述双氧水纯度大于等于30％。
5.如权利要求1所述的一种用于铝合金中和处理用的除灰剂，其特征在于：所述缓蚀剂为有机酸。
6.如权利要求5所述的一种用于铝合金中和处理用的除灰剂，其特征在于：所述缓蚀剂是柠檬酸、酒石酸、氨基乙酸、苹果酸中的至少一种。
7.如权利要求1-6任意一项所述的用于铝合金中和处理用的除灰剂的制备方法，其特征在于：在反应釜中加入纯水，将硫酸添加到反应釜内并搅拌至混合均匀，冷却至室温，往反应釜内添加六价铁盐、三价铁盐和缓蚀剂，搅拌至混合均匀，最后添加双氧水搅拌，并加水定容混合均匀。
8.如权利要求7所述的一种用于铝合金中和处理用的除灰剂的制备方法，其特征在于:添加硫酸后，搅拌时间为10分钟。
9.如权利要求7所述的一种用于铝合金中和处理用的除灰剂的制备方法，其特征在于：添加六价铁盐、三价铁盐和缓蚀剂后，搅拌时间为20-30分钟。
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