CN110820029B - 一种铝合金导电氧化膜保护剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铝合金表面处理技术领域，尤其是一种铝合金导电氧化膜保护剂。所述保护剂是由A剂和B剂组成；所述A剂是由硅烷偶联剂、正硅酸乙酯、无水乙醇制成；所述B剂是由无水乙醇和去离子水制成。本发明提供的保护剂，成本低，制备工艺简单；保护剂中不含重金属等环境污染物，节能环保；保护剂只在铝合金导电氧化层表面形成一层0.1‑1μm的保护层，能有效提高铝合金导电氧化膜的耐腐蚀性能，且不影响铝合金产品的导电性能。

Description

一种铝合金导电氧化膜保护剂

技术领域

本发明涉及铝合金表面处理技术领域，尤其是一种铝合金导电氧化膜保护剂。

背景技术

铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用，使用量仅次于钢。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50％以上。飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。但是铝的化学活泼性较高的，导致其抗腐蚀性能较差；在腐蚀条件下，尤其是氯离子存在时，铝及其合金的腐蚀破坏非常严重，这极大地限制了铝合金的使用范围和铝合金结构的使用寿命。

目前通常采用阳极氧化法和导电氧化法处理铝合金表面，使铝合金表面形成一层保护膜，增强铝合金的抗腐蚀性能。阳极氧化是在通过通电的情况下把铝合金放入电解槽中，铝合金作为阳极，不锈钢作为阴极，在铝合金表面产生一层致密的氧化铝膜层。阳极氧化膜虽然防腐性能好、耐磨损，但是膜层较厚，厚度在5μm以上，电阻高，不导电，不适用于导电性要求的铝合金产品。导电氧化法是将铝合金放在氧化液中化学处理，获得一层导电性良好又有一定防护性能的透明保护膜，膜层较薄，厚度≤1μm；但是铝合金导电氧化膜层表存在防腐性能较差，故需要进行封闭处理。常用的封闭方式有沸水封闭、铬酸盐、硅酸盐、磷酸盐以及氟化物封闭等。沸水水合封闭虽然简单有效，使用方便，但封闭温度高、能耗大、封闭速度慢，尤其是对水质要求高。而金属盐溶液封闭所采用的重铬酸钾、乙酸镍、氟化镍等都含有重金属离子，废液需处理才能排放，否则会对人体和环境造成不同程度的危害。因此，不少学者对氧化膜层的新型封闭处理剂及处理方法进行了研究；但是仍存在成本高、耐中性盐雾时间短、对导电氧化层导电性能有影响的缺点。

如公开号为CN103147109A公开了一种铝合金微弧氧化膜层封闭处理方法；对经过微弧氧化的铝合金试样表面清洗干净后，置于封闭溶胶中进行封闭，并将该铝合金试样经室温固化和烘烤后，得到封闭后的铝合金试样。所述的封闭溶胶采用正硅酸乙酯、无水乙醇、硅烷偶联剂和去离子水配制而成。该专利提供的方法存在以下缺点：1、一旦使用正硅酸乙酯配好溶胶，在2-3天内就会水解失去保护作用，这样会造成极大浪费，提高相应成本；2、该专利只强调了硅烷偶联剂，硅烷偶联剂有成千上万种，使用方式不相同，有许多只在碱性条件下起作用，例如KH550和KH570等，实用性差；3、该专利提供的封闭方法是用于膜层厚、不导电的微弧氧化膜层的后处理，不适用于有导电性能要求的导电氧化层的封闭处理。

又如公开号为CN101514475A公开了一种多用途金属表面保护剂及其制备方法，有0.1-2％的有机缓蚀剂、0.5-3％的成膜物质、0.05-0.3％的表面活性剂，余量为溶剂，经混合、加热制成。本发明采用有机溶剂作为溶剂制备保护剂，具有良好的分散能力、渗透能力和封闭能力，在金属表面形成一层1μm左右的半固态憎水膜，封塞金属表面的微孔，从而防止有害气体和其他介质对金属的侵蚀，提高其抗盐雾、抗潮湿、抗霉菌的能力；且膜层具有良好的附着能力，能显著提高润滑性和耐磨性，不影响导电性能。该保护剂广泛用于电子元器碱件或印制线路板的镀镍层、铝合金导电氧化、镀金、不锈钢、铜表面及镀锌层的封闭处理。该专利采用氮唑类、咪唑类化合物作有机缓蚀剂，会污染环境且会对操作人员造成危害；而且该保护剂也会对铝合金导电氧化层的导电性能造成一定程度的影响。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种铝合金导电氧化层保护剂，具体是通过以下技术方案实现的：

一种铝合金导电氧化膜保护剂，是由A剂和B剂组成，所述的A剂是由硅烷偶联剂、正硅酸乙酯、无水乙醇制成；所述B剂是由无水乙醇和去离子水制成。

优选地，所述A剂中硅烷偶联剂占无水乙醇质量的0.8-2％，正硅酸乙酯占无水乙醇质量的15-30％。

优选地，所述B剂中无水乙醇与去离子水的体积比为2-3:1。

优选地，所述导电氧化层保护剂是由A剂和B剂按1:2-3的体积比组成。

优选地，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH560。

本发明研究人员研究筛选了多种常用硅烷偶联剂，如例如KH550、KH560、KH570等，制成铝合金导电氧化膜保护剂，对导电氧化后的铝合金进行封闭处理；并将保护剂出处理过的铝合金产品进行盐雾试验。结果发现：硅烷偶联剂KH560制成的保护剂处理过的铝合金产品，盐雾试验超过96小时，不被腐蚀；其他硅烷偶联剂制成的保护剂处理过的铝合金产品烟雾时间通过96小时，就被腐蚀。

优选地，所述导电氧化层保护剂的制备方法为：将硅烷偶联剂与正硅酸乙酯溶于无水乙醇中制成A剂；将无水乙醇溶于去离子水中，采用硫酸调节其pH值为2-4，制成B剂；再将A剂与B剂按比例分装，使用时混合即可。本发明将保护剂分为A剂、B剂，在使用时将A剂、B剂混合溶解使用，能避免正硅酸乙酯在水中被分解而失效。

本发明还提供了一种铝合金导电氧化膜保护剂在铝合金导电氧化后封闭处理中的应用，包括以下过程：

步骤一：将A、B剂按照规定比例混合，进行搅拌1-2分钟，静置20-30分钟，待澄清透明后使用；

步骤二：按照常规工艺对铝合金工件进行导电氧化，备用；

步骤三：将混合好的保护剂装入喷枪，将导电氧化好的铝合金工件进喷涂，铝合金工件表面均匀附着一层保护膜；

步骤四：将喷涂好的工件放在90-100℃下烘3-3.5h，烘干后将零件取出，工件在室温进行打包，即可。

优选地，所述铝合金工件包括但不限于2A12 T4、5A06 O系列产品。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的保护剂，成本低，制备工艺简单；保护剂中不含重金属等环境污染物，节能环保；保护剂只在铝合金导电氧化层表面形成一层0.1-1μm的保护层，能有效提高铝合金导电氧化层的耐腐蚀性能，且不影响铝合金产品的导电性能。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。

实施例1

一种铝合金导电氧化膜保护剂，是由A剂和B剂按1:3的体积比组成；所述的A剂是由硅烷偶联剂KH560、正硅酸乙酯、无水乙醇制成，其中，硅烷偶联剂占无水乙醇质量的0.8％，正硅酸乙酯占无水乙醇质量的15％；所述B剂是由无水乙醇和去离子水按2：1的体积比制成。

所述导电氧化层保护剂的制备方法为：将硅烷偶联剂KH560与正硅酸乙酯溶于无水乙醇中制成A剂；将无水乙醇溶于去离子水中，采用硫酸调节其pH值为2，制成B剂；再将A剂与B剂按比例分装，使用时混合即可。

上述制成的保护剂应用于铝合金导电氧化后的封闭处理：

步骤一：将A、B剂按照规定比例混合，进行搅拌1分钟，静置20分钟，待澄清透明后使用；

步骤二：按照常规工艺对2A12 T4 Ct.Ocd-1试样进行导电氧化，备用；

步骤三：将混合好的保护剂装入喷枪，将导电氧化好的试样进喷涂，试样表面均匀附着一层保护膜；

步骤四：将喷涂好的试样放在90℃下烘3.5h，烘干后将试样出，在室温进行打包，即可。

实施例2

一种铝合金导电氧化膜保护剂，是由A剂和B剂按1:2的体积比组成；所述的A剂是由硅烷偶联剂KH560、正硅酸乙酯、无水乙醇制成，其中，硅烷偶联剂占无水乙醇质量的1％，正硅酸乙酯占无水乙醇质量的20％；所述B剂是由无水乙醇和去离子水按2：1的体积比制成。

所述导电氧化层保护剂的制备方法为：将硅烷偶联剂KH560与正硅酸乙酯溶于无水乙醇中制成A剂；将无水乙醇溶于去离子水中，采用盐酸调节其pH值为3，制成B剂；再将A剂与B剂按比例分装，使用时混合即可。

将上述制成的保护剂应用于铝合金导电氧化后的封闭处理：

步骤一：将A、B剂按照规定比例混合，进行搅拌2分钟，静置30分钟，待澄清透明后使用；

步骤二：按照常规工艺对进行2A12 T4 Ct.Ocd-2试样导电氧化，备用；

步骤三：将混合好的保护剂装入喷枪，将导电氧化好的试样进喷涂，试样表面均匀附着一层保护膜；

步骤四：将喷涂好的试样放在100℃下烘3h，烘干后将试样取出，在室温进行打包，即可。

实施例3

一种铝合金导电氧化膜保护剂，是由A剂和B剂按1:3的体积比组成；所述的A剂是由硅烷偶联剂KH560、正硅酸乙酯、无水乙醇制成，其中，硅烷偶联剂占无水乙醇质量的2％，正硅酸乙酯占无水乙醇质量的30％；所述B剂是由无水乙醇和去离子水按3：1的体积比制成。

所述导电氧化层保护剂的制备方法为：将硅烷偶联剂KH560与正硅酸乙酯溶于无水乙醇中制成A剂；将无水乙醇溶于去离子水中，采用硫酸调节其pH值为4，制成B剂；再将A剂与B剂混合溶解，充分搅拌，静置半小时后即可使用。

将上述制成的保护剂应用于铝合金导电氧化后的封闭处理：

步骤一：将A、B剂按照规定比例混合，进行搅拌1-2分钟，静置20-30分钟，待澄清透明后使用；

步骤二：按照常规工艺对5A06 O Ct.Ocd-1试样进行导电氧化，备用；

步骤三：将混合好的保护剂装入喷枪，对导电氧化好的试样进行喷涂，试样表面均匀附着一层保护膜；

步骤四：将喷涂好的试样放在90℃下烘3.5h，烘干后将零件取出，在室温进行打包，即可。

实施例4

一种铝合金导电氧化膜保护剂，是由A剂和B剂按1:2的体积比组成；所述的A剂是由硅烷偶联剂KH560、正硅酸乙酯、无水乙醇制成，其中，硅烷偶联剂占无水乙醇质量的0.8％，正硅酸乙酯占无水乙醇质量的30％；所述B剂是由无水乙醇和去离子水按3：1的体积比制成。

所述导电氧化层保护剂的制备方法为：将硅烷偶联剂KH560与正硅酸乙酯溶于无水乙醇中制成A剂；将无水乙醇溶于去离子水中，采用盐酸调节其pH值为2，制成B剂；再将A剂与B剂按比例分装，使用时混合即可。

将上述制成的保护剂应用于铝合金导电氧化后的封闭处理：

步骤一：将A、B剂按照规定比例混合，进行搅拌2分钟，静置30分钟，待澄清透明后使用；

步骤二：按照常规工艺对5A06 O Ct.Ocd-1试样进行导电氧化，备用；

步骤三：将混合好的保护剂装入喷枪，对导电氧化好的试样进喷涂，铝合金工件表面均匀附着一层保护膜；

步骤四：将喷涂好的试样放在90-100℃下烘3-3.5h，烘干后将试样取出，在室温进行打包，即可。

对比例1

将公开号为CN103147109A公开的一种铝合金微弧氧化膜层封闭处理方法中的实施例1实施方式应用于2A12 T4 Ct.Ocd-1试样导电氧化后的封闭处理。

对比例2

将公开号为CN101514475A公开的一种多用途金属表面保护剂的实施例1实施方式应用于2A12 T4 Ct.Ocd-1试样导电氧化后的封闭处理。

实验例1

采用实施例1-4封闭处理前后的铝合金试样，检测热扩散系数、比热容、密度、电导率等导电性能。热扩散系数采用GB/T 22588-2008闪光法测量；比热容按照ISO 11357-4:2014Plastics-Differential scanning calorimetry(DSC)-Part 4:Determination ofspecific heat capacity标准测量；密度按照ASTM D 792-13Standard Standard TestMethods forDensity and Specif i c Gravity (Relative Density)of Plastics byDIsplacement标准测量；测试温度为25℃，导热系数＝密度×比热容×热扩散系数。电导率按照GB/T12966-2008铝合金掉到率涡流测试方法测量。如表1所示：

表1导电性能

从表1中可知，2A12 T4 Ct.Ocd-1试样、2A12 T4 Ct.Ocd-2试样、5A06 O Ct.Ocd-1试样、5A06 O Ct.Ocd-2试样封闭处理前后的导热系数、电导率没有显著性的差异变化；说明本发明提供的保护剂用于铝合金导电氧化后的封闭处理，不会影响铝合金的导电性能。

实验例2防腐性能测试

取实施例1-4和对比例1-2封闭处理后的铝合金试样，按中华人民共和国国家标准GB 6458-86金属覆盖层中性盐雾试验(NSS试验)进行中性盐雾试验；实施1-4处理的试样耐腐蚀时间超过96小时，对比例1-2封闭处理的试样未超过96小时已被腐蚀。

在此有必要指出的是，以上实施例和试验例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和理解，不能理解为对本发明的技术方案做进一步的限定，本领域技术人员作出的非突出实质性特征和显著进步的发明创造，仍然属于本发明的保护范畴。

Claims (4)

1.一种铝合金导电氧化膜保护剂在铝合金导电氧化后封闭处理中的应用，其特征在于，包括以下过程：

步骤一：将铝合金导电氧化膜保护剂的A、B剂按照规定比例混合，进行搅拌1-2分钟，静置20-30分钟，待澄清透明后使用；

步骤二：按照常规工艺对铝合金工件进行导电氧化，备用；

步骤三：将混合好的保护剂装入喷枪，将导电氧化好的铝合金工件进喷涂，铝合金工件表面均匀附着一层保护膜；

步骤四：将喷涂好的工件放在90-100℃下烘3-3.5h，烘干后将零件取出，工件在室温进行打包，即可；

所述铝合金导电氧化层保护剂是由A剂和B剂按1:2-3的体积比组成；

所述A剂是由硅烷偶联剂、正硅酸乙酯、无水乙醇制成；所述B剂是由无水乙醇和去离子水制成；

所述A剂中硅烷偶联剂占无水乙醇质量的0.8-2%，正硅酸乙酯占无水乙醇质量的15-30%；

所述B剂中无水乙醇与去离子水的体积比为2-3:1;

所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH560。

2.如权利要求1所述的铝合金导电氧化膜保护剂在铝合金导电氧化后封闭处理中的应用，其特征在于，所述铝合金导电氧化层保护剂，是将硅烷偶联剂与正硅酸乙酯溶于无水乙醇中制成A剂；将无水乙醇溶于去离子水中，采用酸调节其pH值，制成B剂；再将A剂与B剂按比例分装，使用时混合即可。

3.如权利要求2所述的铝合金导电氧化膜保护剂在铝合金导电氧化后封闭处理中的应用，其特征在于，所述酸为硫酸、盐酸中的一种，pH值调节到2-4。

4.如权利要求1所述的铝合金导电氧化膜保护剂在铝合金导电氧化后封闭处理中的应用，其特征在于，所述铝合金工件包括2A12 T4、5A06 O系列产品。