CN110468400A - 一种铝合金表面环保钝化方法 - Google Patents

Abstract

一种铝合金表面环保钝化方法，按照以下步骤进行：依次对铝合金基体进行抛光、水洗、脱脂、水洗和碱浸蚀的预处理，处理后的铝合金基体再经过水洗后，将其放入添加了有机胺化学添加剂的去离子水或蒸馏水中，在95±5℃的水温条件下水煮65±5min，最终在铝合金基体表面生成厚度为200‑500nm的氧化膜，所述的碱浸蚀预处理过程中，碱浸蚀液为氢氧化钠和碳酸钠中的一种或两种放入水中配制而成，所述碱浸蚀液中的碱含量为3%‑6%，且碱浸蚀处理的温度为70±10℃，时间为10±2s，所述用于水煮的去离子水或蒸馏水中，所添加的有机胺化学添加剂为三乙醇胺、三甘醇胺、三异丙醇胺中的一种或几种，最终形成的有机胺溶液中，有机胺化学添加剂的浓度为1%‑5%之间，pH为8‑9之间。

Description

一种铝合金表面环保钝化方法

技术领域

本发明涉及铝合金的表面处理领域，特别是一种铝合金表面环保钝化方法。

背景技术

铝合金是航空航天、汽车制造、核能工业、船舶及化学工业等领域中应用最广泛的一类有色金属结构材料，由于铝的标准电极电位为-1.662V(SHE)，故铝的化学性质非常活泼。尽管在自然环境下铝表面能自发形成一层致密的A1₂O₃氧化膜，隔绝了铝合金表面与外部环境的直接接触，使其表现出一定的耐腐蚀性，但是铝表面上形成的天然氧化膜厚度较薄，耐蚀性较差，不能满足铝合金在一些苛刻环境中的应用。

目前开发应用的铝合金表面处理技术主要有阳极氧化、化学氧化、微弧氧化、电镀等表面处理技术，阳极氧化技术作为铝合金保护的常用方法具有氧化膜层硬度高、耐腐蚀耐磨性好、制备工艺简单的特点，在很多领域有着广泛的应用。阳极氧化是以铝合金工件作阳极，在电解液中发生氧化反应，在铝合金表面上生成具有一定厚度和多孔性的氧化物薄膜。但在阳极氧化制备过程中存在严重的污染，对环境有破坏作用。

微弧氧化技术又名等离子体氧化技术，是在阳极氧化技术基础上发展起来的一种新兴的表面处理技术。是一种直接在铝及其合金表面生成以A1₂O₃为主要成分的硬质陶瓷膜层的方法,目的是为了改善铝合金材料本身的不足，提高其耐腐蚀性及材料硬度。电解液的浓度、电压及电流密度、温度及搅拌都是会影响微弧氧化膜的形成及均匀度的影响因素。电解液的质量浓度越高，所供给的外加电压在500~600 V范围内，温度在30℃~50℃范围内，该条件下形成的微弧氧化膜均匀性最好，质量最高。与硬质阳极氧化膜相比，微弧氧化膜具有很好的综合性能，其与基体结合更紧密，有耐腐蚀、耐高温等优点，在很多领域具有广泛的应用前景。目前，微弧氧化技术存在的最大的问题是能耗非常高，而且铝合金材料经微弧氧化处理后，基体尺寸变化较大。

无论何种铝合金表面处理技术均需对铝合金工件进行前处理。铝合金表面的预处理主要包括：机械抛光或化学抛光、有机溶剂脱脂、化学脱脂、碱浸蚀等。化学脱脂可以采用水基脱脂工艺或碱性脱脂工艺，水基脱脂是比较新型的脱脂工艺，不会对铝合金工件表面产生任何腐蚀作用，而碱性脱脂工艺是传统工艺，控制不当可能会破坏铝合金表面。这是因为铝属两性金属，容易受碱性溶液浸蚀，因此可用碱性较低的溶液作表面脱脂清洗处理，碱性太强的脱脂剂可能引起铝合金工件表面不均匀的浸蚀。

当前铝合金工件表面预处理的研究主要集中在碱浸蚀领域，主要有两种研究思路：一是将化学除油与碱浸蚀结合起来，形成一步除油浸蚀工艺。二是研究碱浸蚀对铝合金工件的腐蚀作用，以便有效去除铝合金表面氧化物，同时还要尽量降低碱浸蚀液对铝合金基底的腐蚀作用。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出一种使用纯净水为主剂，以有机胺为辅剂，通过控制合适的水煮温度及水煮时间，在铝合金表面形成一层致密的钝化膜的方法。

本发明的技术解决方案是：一种铝合金表面环保钝化方法，其特征在于：所述的方法按照以下步骤进行：

首先，依次对铝合金基体进行抛光、水洗、脱脂、水洗和碱浸蚀的预处理，处理后的铝合金基体再经过水洗后，将其放入添加了有机胺化学添加剂的去离子水或蒸馏水中，在95±5℃的水温条件下水煮65±5min，最终在铝合金基体表面生成厚度为200-500nm的氧化膜，

所述的碱浸蚀预处理过程中，碱浸蚀液为氢氧化钠和碳酸钠中的一种或两种放入水中配制而成，所述碱浸蚀液中的碱含量为3%-6%，且碱浸蚀处理的温度为70±10℃，时间为10±2s，

所述用于水煮的去离子水或蒸馏水中，所添加的有机胺化学添加剂为三乙醇胺、三甘醇胺、三异丙醇胺中的一种或几种，最终形成的有机胺溶液中，有机胺化学添加剂的浓度为1%-5%之间，pH为8-9之间。

本发明同现有技术相比，具有如下优点：

本发明所公开的方法，以纯净水（去离子水或蒸馏水）为主剂，以有机胺（三乙醇胺、三甘醇胺和/或三异丙醇胺）为辅剂，通过控制合适的水煮温度及水煮时间，在铝合金表面形成一层致密的钝化膜。该工艺具有绿色环保、安全可靠、耐蚀性好等特点，极大地提高了铝合金在核能工业等苛刻环境中的耐蚀性。通过该方法获得的钝化膜，均匀致密、无色差、附着力强，其厚度在200-500nm之间，且制得的膜层经3%中性氯化钠盐雾实验测试50小时以上，表面也不会产生任何变化。

具体实施方式

下面将说明本发明的具体实施方式：一种铝合金表面环保钝化方法，按照以下步骤进行：

首先，依次对铝合金基体进行抛光、水洗、脱脂、水洗和碱浸蚀的预处理，处理后的铝合金基体再经过水洗后，将其放入添加了有机胺化学添加剂的去离子水或蒸馏水中，在95±5℃的水温条件下水煮65±5min，最终在铝合金基体表面生成厚度为200-500nm的氧化膜，

所述的碱浸蚀预处理过程中，碱浸蚀液为氢氧化钠和碳酸钠中的一种或两种放入水中配制而成，所述碱浸蚀液中的碱含量为3%-6%，且碱浸蚀处理的温度为70±10℃，时间为10±2s，

所述用于水煮的去离子水或蒸馏水中，所添加的有机胺化学添加剂为三乙醇胺、三甘醇胺、三异丙醇胺中的一种或几种，最终形成的有机胺溶液中，有机胺化学添加剂的浓度为1%-5%之间，pH为8-9之间。

实施例1

铝合金型号6061，板材，尺寸为60cm×20cm×15cm，铝合金工件喷砂抛光，常温条件下水基脱脂剂脱脂、蒸馏水冲洗，然后置于80℃、6%（质量）氢氧化钠水溶液中碱浸蚀10s，蒸馏水冲洗后置于97℃、2.5%（质量）有机胺的水溶液（pH=8.5）中水煮60min，使用流动蒸馏水冲洗，置于70℃烘箱中1.5小时，烘干取出。所得钝化膜均匀、致密，膜厚485nm，3%中性氯化钠盐雾实验测试50小时以上表面不产生任何变化。

实施例2

铝合金型号7075，板材，尺寸为60cm×20cm×15cm， 铝合金工件喷砂抛光，常温条件下水基脱脂剂脱脂、蒸馏水冲洗，然后置于80℃、4%（质量）氢氧化钠水溶液中碱浸蚀9s，蒸馏水冲洗后置于90℃、4%（质量）有机胺的水溶液（pH=9）中水煮70min，使用流动蒸馏水冲洗，置于70℃烘箱中烘干。所得钝化膜均匀、致密，膜厚412nm，3%中性氯化钠盐雾实验测试50小时以上表面不产生任何变化。

Claims (1)

1.一种铝合金表面环保钝化方法，其特征在于：所述的方法按照以下步骤进行：

首先，依次对铝合金基体进行抛光、水洗、脱脂、水洗和碱浸蚀的预处理，处理后的铝合金基体再经过水洗后，将其放入添加了有机胺化学添加剂的去离子水或蒸馏水中，在95±5℃的水温条件下水煮65±5min，最终在铝合金基体表面生成厚度为200-500nm的氧化膜，

所述的碱浸蚀预处理过程中，碱浸蚀液为氢氧化钠和碳酸钠中的一种或两种放入水中配制而成，所述碱浸蚀液中的碱含量为3%-6%，且碱浸蚀处理的温度为70±10℃，时间为10±2s，

所述用于水煮的去离子水或蒸馏水中，所添加的有机胺化学添加剂为三乙醇胺、三甘醇胺、三异丙醇胺中的一种或几种，最终形成的有机胺溶液中，有机胺化学添加剂的浓度为1%-5%之间，pH为8-9之间。