CN111893471A - 一种高耐候性铝合金无铬钝化剂及其制备方法 - Google Patents

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    • 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
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Abstract

本发明提供一种高耐候性铝合金无铬钝化剂及其制备方法，涉及金属表面处理化学品技术领域，其原料为：氟钛酸、硅酸钠、硝酸锌、钨酸钠、水性聚氨酯、成膜促进剂、稳定剂、pH调节剂、催化剂、氧化剂和水。本发明通过设计一种高耐候性铝合金无铬钝化剂及其制备方法，本发明制备的铝合金无铬钝化剂耐腐蚀性能与六价铬钝化剂性能接近，且该钝化剂对环境不造成污染；同时采用pH调节剂和催化剂、稳定剂的加入还可避免挥发性酸对工作人员造成伤害，钝化剂中无铬，安全无毒，且能迅速在合金表面形成钝化膜，膜层均匀致密，同时具有高耐候性，使用寿命长，能提供长时间的有效保护，具有良好的的经济效益和社会效益。

Description

一种高耐候性铝合金无铬钝化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属表面处理化学品技术领域，尤其涉及一种高耐候性铝合金无铬钝化剂及其制备方法。
背景技术
铝由于具有诸如储量大、强度质量比高、机械加工性能好、导热导电性能优异等优点，在现代工业和日常生活中得到了广泛的应用，更是航空工业和造船工业的重要材料。铝是一种两性金属，在酸性介质中生成铝盐(如硫酸铝)，在碱性介质中生成铝酸盐（如偏铝酸钠）。当铝和其他高电位金属接触时，又会发生接触腐蚀。在大气中，铝表面会生成一层很薄的氧化膜，阻止铝与周围环境的继续接触，所以铝甚至比黄铜的腐蚀速度还慢。
由于铝合金自身物理性质的原因，铝合金上电镀、化学镀都比较困难,这是因为铝对氧具有很大的亲合力，极易生成氧化膜；阳极氧化是铝合金材料最常见的表面处理方法之一，阳极氧化膜具有良好的力学性能、很好的耐蚀性及耐摩擦性能，阳极氧化膜可以给铝合金提供良好的耐蚀性，但实际上由于阳极氧化工艺成本高，且膜层较厚不导电，对基体材料疲劳性能有较大影响，限制了它的广泛使用；而化学转化膜可以同时提供合格的附着力和合适的耐蚀性，同时化学转化膜层具有良好的导电性，对基体材料疲劳性能也不会产生明显的影响，除此以外，化学氧化具备工艺简单、无需额外电源、对形状复杂工件成膜性较好、可进行局部修补等优点，为此化学转化处理是工业上航空铝合金涂装前表面预处理最常用的手段。
目前铝合金腐蚀防护处理中应用最简单有效的是金属表面钝化处理技术，铬酸盐钝化处理可显著提高铝及其合金表面的抗蚀能力，同时该钝化膜对涂层有良好的附着力，加之成本低廉，因而在汽车、机械、家用电器、建筑材料等领域得到了广泛应用。但铬酸盐钝化处理液含有对人体及环境极为有害的六价铬，不仅处理过程中会产生污染，而且钝化膜中的六价铬还将导致被处理产品在日后使用及废弃时对环境造成二次污染。随着人们对环境保护意识的增强，六价铬的应用已逐渐受到严格限制。因此，急需开发安全无毒无污染的新型铝合金钝化剂，为此本发明提出一种高耐候性铝合金无铬钝化剂及其制备方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高耐候性铝合金无铬钝化剂及其制备方法，以解决上述技术问题。
本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：
一种高耐候性铝合金无铬钝化剂及其制备方法，其特征在于：由如下重量配比的原料制成：
氟钛酸10-20份、硅酸钠10-20份、硝酸锌5-10份、钨酸钠5-10份、水性聚氨酯2-8份、成膜促进剂20-40份、稳定剂2-8份、pH调节剂4-8份、催化剂4-8份、氧化剂2-6份、水30-60份组成。
优选的，所述稳定剂为苯骈三氮唑。
优选的，所述pH调节剂为柠檬酸或乙酸或乳酸。
优选的，所述催化剂为过氧化氢。
优选的，所述氧化剂为硝酸或高锰酸钾。
优选的，所述成膜促进剂为醇酯十二。
优选的，所述氟钛酸15份、硅酸钠150份、硝酸锌8份、钨酸钠8份、水性聚氨酯5份、成膜促进剂30份、稳定剂5份、pH调节剂6份、催化剂6份、氧化剂4份、水50份组成。
优选的，所述一种高耐候性铝合金无铬钝化剂及其制备方法，包括如下步骤：
（1）首先将氟钛酸15份、硅酸钠15份和硝酸锌8份加入到25份水中，自下而上搅拌，待充分搅拌溶解后得到混合液A；
（2）将钨酸钠8份、水性聚氨酯5份和成膜促进剂30份加入到25份水中，自下而上进行搅拌，且边搅拌边加热，加热至60-70度，直至充分溶解即可，然后冷却到室温后得到混合液B；
（3）将步骤（2）中得到的混合液B加入到步骤（1）中得到的混合液A中，然后进行搅拌，在搅拌的过程中，依次加入稳定剂5份、pH调节剂6份、催化剂6份和氧化剂4份，继续搅拌混合均匀，即可得到高耐候性铝合金无铬钝化剂。
优选的，所述步骤（1）中搅拌时间为30-50min。
优选的，所述步骤（2）中加热温度为65度。
本发明的有益效果是：
本发明通过设计一种高耐候性铝合金无铬钝化剂及其制备方法，首先、本发明制备的铝合金无铬钝化剂耐腐蚀性能与六价铬钝化剂性能接近，且该钝化剂对环境不造成污染；同时采用pH调节剂和催化剂、稳定剂的加入还可避免挥发性酸对工作人员造成伤害，钝化剂中无铬，安全无毒，且能迅速在合金表面形成钝化膜，膜层均匀致密，同时具有高耐候性，使用寿命长，能提供长时间的有效保护，具有良好的的经济效益和社会效益。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
一种高耐候性铝合金无铬钝化剂及其制备方法，按重量组份计，由如下配比的原料制成：
氟钛酸15份、硅酸钠150份、硝酸锌8份、钨酸钠8份、水性聚氨酯5份、成膜促进剂30份、稳定剂5份、pH调节剂6份、催化剂6份、氧化剂4份、水50份组成。
包括如下步骤：
（1）首先将氟钛酸15份、硅酸钠15份和硝酸锌8份加入到25份水中，自下而上搅拌，待充分搅拌溶解后得到混合液A；
（2）将钨酸钠8份、水性聚氨酯5份和成膜促进剂30份加入到25份水中，自下而上进行搅拌，且边搅拌边加热，加热至65度，直至充分溶解即可，然后冷却到室温后得到混合液B；
（3）将步骤（2）中得到的混合液B加入到步骤（1）中得到的混合液A中，然后进行搅拌，在搅拌的过程中，依次加入稳定剂5份、pH调节剂6份、催化剂6份和氧化剂4份，继续搅拌混合均匀，即可得到高耐候性铝合金无铬钝化剂。
实施例2
一种高耐候性铝合金无铬钝化剂及其制备方法，按重量组份计，由如下配比的原料制成：
氟钛酸10份、硅酸钠10份、硝酸锌5份、钨酸钠5份、水性聚氨酯2份、成膜促进剂20份、稳定剂2份、pH调节剂4份、催化剂4份、氧化剂2份、水30份组成。
包括如下步骤：
（1）首先将氟钛酸15份、硅酸钠10份和硝酸锌5份加入到15份水中，自下而上搅拌，待充分搅拌溶解后得到混合液A；
（2）将钨酸钠5份、水性聚氨酯2份和成膜促进剂20份加入到15份水中，自下而上进行搅拌，且边搅拌边加热，加热至60度，直至充分溶解即可，然后冷却到室温后得到混合液B；
（3）将步骤（2）中得到的混合液B加入到步骤（1）中得到的混合液A中，然后进行搅拌，在搅拌的过程中，依次加入稳定剂2份、pH调节剂4份、催化剂4份和氧化剂2份，继续搅拌混合均匀，即可得到高耐候性铝合金无铬钝化剂。
实施例3
一种高耐候性铝合金无铬钝化剂及其制备方法，按重量组份计，由如下配比的原料制成：
氟钛酸20份、硅酸钠20份、硝酸锌10份、钨酸钠10份、水性聚氨酯8份、成膜促进剂40份、稳定剂8份、pH调节剂8份、催化剂8份、氧化剂6份、水60份组成。
包括如下步骤：
（1）首先将氟钛酸20份、硅酸钠20份和硝酸锌10份加入到30份水中，自下而上搅拌，待充分搅拌溶解后得到混合液A；
（2）将钨酸钠10份、水性聚氨酯8份和成膜促进剂40份加入到30份水中，自下而上进行搅拌，且边搅拌边加热，加热至70度，直至充分溶解即可，然后冷却到室温后得到混合液B；
（3）将步骤（2）中得到的混合液B加入到步骤（1）中得到的混合液A中，然后进行搅拌，在搅拌的过程中，依次加入稳定剂6份、pH调节剂8份、催化剂8份和氧化剂6份，继续搅拌混合均匀，即可得到高耐候性铝合金无铬钝化剂。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种高耐候性铝合金无铬钝化剂及其制备方法，其特征在于：由如下重量配比的原料制成：
氟钛酸10-20份、硅酸钠10-20份、硝酸锌5-10份、钨酸钠5-10份、水性聚氨酯2-8份、成膜促进剂20-40份、稳定剂2-8份、pH调节剂4-8份、催化剂4-8份、氧化剂2-6份、水30-60份组成。
2.根据权利要求1所述的一种高耐候性铝合金无铬钝化剂及其制备方法，其特征在于：所述稳定剂为苯骈三氮唑。
3.根据权利要求1所述的一种高耐候性铝合金无铬钝化剂及其制备方法，其特征在于：所述pH调节剂为柠檬酸或乙酸或乳酸。
4.根据权利要求1所述的一种高耐候性铝合金无铬钝化剂及其制备方法，其特征在于：所述催化剂为过氧化氢。
5.根据权利要求1所述的一种高耐候性铝合金无铬钝化剂及其制备方法，其特征在于：所述氧化剂为硝酸或高锰酸钾。
6.根据权利要求1所述的一种高耐候性铝合金无铬钝化剂及其制备方法，其特征在于：所述成膜促进剂为醇酯十二。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种高耐候性铝合金无铬钝化剂及其制备方法，其特征在于：
所述氟钛酸15份、硅酸钠15份、硝酸锌8份、钨酸钠8份、水性聚氨酯5份、成膜促进剂30份、稳定剂5份、pH调节剂6份、催化剂6份、氧化剂4份、水50份组成。
8.根据权利要求7所述的一种高耐候性铝合金无铬钝化剂及其制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)首先将氟钛酸15份、硅酸钠150份和硝酸锌8份加入到25份水中，自下而上搅拌，待充分搅拌溶解后得到混合液A；
(2)将钨酸钠8份、水性聚氨酯5份和成膜促进剂30份加入到25份水中，自下而上进行搅拌，且边搅拌边加热，加热至60-70度，直至充分溶解即可，然后冷却到室温后得到混合液B；
(3)将步骤(2)中得到的混合液B加入到步骤(1)中得到的混合液A中，然后进行搅拌，在搅拌的过程中，依次加入稳定剂5份、pH调节剂6份、催化剂6份和氧化剂4份，继续搅拌混合均匀，即可得到高耐候性铝合金无铬钝化剂。
9.根据权利要求8所述一种高耐候性铝合金无铬钝化剂及其制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中搅拌时间为30-50min。
10.根据权利要求8所述一种高耐候性铝合金无铬钝化剂及其制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中加热温度为65度。
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