CN112064000A - 一种铝合金材料表面的钝化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属防护领域，更具体地，本发明涉及一种铝合金材料表面的钝化工艺，包括以下步骤：(1)将铝合金材料放入一次钝化液中进行一次钝化处理；(2)将经过一次钝化处理的铝合金材料放入二次钝化液中进行二次钝化处理。通过选择使用特定的一次钝化液，可提高铝合金材料表面粒子与钝化膜之间的结合力，形成均匀、耐蚀的网状结构钝化膜；后面再进行二次钝化处理，通过选择使用特定的二次钝化液，其中的有效成分使得处理后的铝合金材料表面形成更为致密的钝化膜，能够有效阻挡氯离子、二氧化硫的侵蚀，能够较大程度提高铝合金材料的耐二氧化硫腐蚀、耐老化紫外性能，延长了材料的户外使用寿命，具有很好的推广使用价值。
Description
技术领域
本发明涉及金属防护领域，更具体地，本发明涉及一种铝合金材料表面的钝化工艺。
背景技术
铝合金因其比强度高、导热和导电性好、色泽美观、无磁性、塑性好、无低温脆性等优点，被广泛应用于航空航天、机械装备、家电、建筑等领域。其用量仅次于钢铁，是工业领域中用量第二的金属材料。但铝合金化学性质较为活泼，在大气环境中，其表面容易形成一层极薄的氧化膜(其厚度通常为几个纳米)，对基体具有一定的防护作用。但该自然氧化膜薄，易于破损，在潮湿的大气中，特别在含有Cl﹣的环境中，非常容易发生腐蚀。自然条件下，铝及其合金的腐蚀通常为局部腐蚀，主要表现为：点腐蚀、电偶腐蚀、丝状腐蚀、层状腐蚀、缝隙腐蚀和晶间腐蚀。局部腐蚀隐蔽性强、难控制、破坏迅速，很容易造成灾难性事故，因此，为扩大铝合金应用范围，延长其使用寿命，铝及其合金在使用前要经过必要的表面处理。
钝化处理是铝合金等金属材料常用的表面处理技术。目前，各种钝化工艺都还存在各种各样的问题，像成本过高、工序繁琐、体系本身稳定性不佳等。此外，很多钝化工艺只能带来耐盐雾的效果，针对于具有较佳耐二氧化硫腐蚀的钝化工艺的报道很少。而本发明致力于去研究铝合金材料表面的钝化工艺，可在其表面形成致密的钝化膜，能够有效阻挡氯离子、二氧化硫的侵蚀。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种铝合金材料表面的钝化工艺，包括以下步骤：
(1)将铝合金材料放入一次钝化液中进行一次钝化处理；
(2)将经过一次钝化处理的铝合金材料放入二次钝化液中进行二次钝化处理。
作为本发明一种优选的技术方案，所述一次钝化液，包括以下浓度的组分：50～70g/L成膜剂、70～80g/L络合剂、20～40g/L氧化剂、15～25g/L添加剂，其余为水。
作为本发明一种优选的技术方案，所述添加剂包括纳米硅溶胶；所述纳米硅溶胶的粒径为10～50nm。
作为本发明一种优选的技术方案，所述添加剂还包括硅烷物质；所述硅烷物质和纳米硅溶胶的质量比为1：(1～1.8)。
作为本发明一种优选的技术方案，所述硅烷物质选自甲基(3,3,3-三氟丙基)二乙氧基硅烷、三乙氧基氟硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种组合。
作为本发明一种优选的技术方案，所述甲基(3,3,3-三氟丙基)二乙氧基硅烷和三乙氧基氟硅烷的质量比为1：(0.4～0.6)。
作为本发明一种优选的技术方案，所述二次钝化液，包括以下浓度的组分：1～5g/L硝酸铈、1～5g/L硝酸镧、2～5g/L螯合剂，其余为水。
作为本发明一种优选的技术方案，所述螯合剂选自氨基三甲叉磷酸、膦酰基丁烷三羧酸、羟基乙叉二膦酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸、苹果酸中的一种或几种组合。
作为本发明一种优选的技术方案，所述羟基乙叉二膦酸和柠檬酸的质量比为1：(1.5～2.5)。
作为本发明一种优选的技术方案，所述二次钝化液还包括0.3～1.2g/L的甘油醚。
有益效果：本发明提供了一种铝合金材料表面的钝化工艺，首先是对铝合金材料进行一次钝化处理，通过选择使用特定的一次钝化液，可提高铝合金材料表面粒子与钝化膜之间的结合力，形成均匀、耐蚀的网状结构钝化膜；后面再进行二次钝化处理，通过选择使用特定的二次钝化液，其中的有效成分使得处理后的铝合金材料表面形成更为致密的钝化膜，能够有效阻挡氯离子、二氧化硫的侵蚀，能够较大程度提高铝合金材料的耐二氧化硫腐蚀、耐老化紫外性能，延长了材料的户外使用寿命，具有很好的推广使用价值；整个工艺环保无污染，整个钝化工艺不需要复杂的设备，可操作性强。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。
为解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种铝合金材料表面的钝化工艺，包括以下步骤：
(1)将铝合金材料放入一次钝化液中进行一次钝化处理；
(2)将经过一次钝化处理的铝合金材料放入二次钝化液中进行二次钝化处理。
在一种优选的实施方式中，所述铝合金材料表面的钝化工艺，包括以下步骤：
(1)将铝合金材料放入一次钝化液中在25℃下进行一次钝化处理，处理时间为2～4min；
(2)将经过一次钝化处理的铝合金材料放入二次钝化液在40～55℃中进行二次钝化处理，时间5～10min。
所述步骤(1)中的铝合金材料是指已经过除油、酸洗、喷砂、除锈等前期处理的铝合金材料；本发明对所述前处理不作具体限定，为本领域技术人员公知处理技术。
一次钝化液
本发明所述一次钝化液，包括以下浓度的组分：50～70g/L成膜剂、70～80g/L络合剂、20～40g/L氧化剂、15～25g/L添加剂，其余为水。
在一种优选的实施方式中，所述一次钝化液，包括以下浓度的组分：60g/L成膜剂、75g/L络合剂、60g/L氧化剂、20g/L添加剂，其余为水。
成膜剂
本发明所述成膜剂是指钝化液中主要成膜的物质，其中主要是指三价铬离子，本发明所述三价铬离子可以通过三价铬盐溶解得到。
在一种优选的实施方式中，所述成膜剂选自硝酸铬、碱式硫酸铬、氯化铬中的一种或多种。
在一种更优选的实施方式中，所述成膜剂为碱式硫酸铬。
络合剂
本发明所述络合剂是指能与金属离子形成络合离子的化合物。在室温下，钝化剂中的三价铬离子是在水中以稳定的六水合物的形式存在的，由于三价铬离子的存在较为稳定，不利于三价铬离子钝化成膜的过程。为此，需要用其他配位体取代水合离子中的部分水分子，以便形成有利于钝化反应进行的配体络合物。
在一种优选的实施方式中，所述络合剂为氟类化合物。
在一种更优选的实施方式中，所述氟类化合物选自氟化钠、氟化铵、氟化氢铵、氟锆酸钾、氟化钾、氟锆酸中的一种或几种组合。
在一种更优选的实施方式中，所述氟类化合物包括氟锆酸钾、氟化钾以及氟锆酸。
在一种更优选的实施方式中，所述氟锆酸钾、氟化钾以及氟锆酸的质量比为(2.5～11)：1：(1～3)；更优选的，所述氟锆酸钾、氟化钾以及氟锆酸的质量比为(4～8)：1：(1～2)；更优选的，所述氟锆酸钾、氟化钾以及氟锆酸的质量比为5：1：1.5。
氧化剂
本发明所述氧化剂是指在氧化反应中，获得电子的物质，又可以指可以使另一物质得到氧的物质。根据物质的地电子能力强弱，可以将其分为强氧化剂、中等强度氧化剂与弱氧化剂，以描述其在氧化还原过程中的表现；在一次钝化液中氧化剂的加入可使得金属离子化。
在一种优选的实施方式中，所述氧化剂选自硝酸钠、硝酸钾、硝酸钴、硝酸镧、硝酸铈中的一种或几种组合。
在一种更优选的实施方式中，所述氧化剂包括硝酸钴和硝酸铈。
在一种更优选的实施方式中，所述硝酸钴和硝酸铈的质量比为1：(1～3)；更优选的，所述硝酸钴和硝酸铈的质量比为1：1。
添加剂
在一种实施方式中，所述添加剂包括纳米硅溶胶。
本发明所述纳米硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液。由于硅溶胶中的SiO2含有大量的水及羟基，故硅溶胶也可以表述为mSiO2.nH2O。制备硅溶胶有不同的途径。最常用的方法有离子交换法、硅粉一步水解法、硅烷水解法等。
在一种更优选的实施方式中，所述纳米硅溶胶的粒径为10～50nm；更优选的，所述纳米硅溶胶的粒径为10～20nm；更优选的，所述纳米硅溶胶的粒径为15nm。
所述纳米硅溶胶可通过市售购买得到，包括但不限于购买自临沂市科翰硅制品有限公司的KHAS-25。
在一种更优选的实施方式中，所述添加剂还包括硅烷物质。
在一种更优选的实施方式中，所述硅烷物质和纳米硅溶胶的质量比为1：(1～1.8)；更优选的，所述硅烷物质和纳米硅溶胶的质量比为1：1.4。
硅烷物质
本发明所述硅烷物质选自甲基(3,3,3-三氟丙基)二乙氧基硅烷、三乙氧基氟硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种组合。
在一种优选的实施方式中，所述硅烷物质包括甲基(3,3,3-三氟丙基)二乙氧基硅烷(CAS：118162-95-1)和三乙氧基氟硅烷(CAS：358-60-1)。
在一种更优选的实施方式中，所述甲基(3,3,3-三氟丙基)二乙氧基硅烷和三乙氧基氟硅烷的质量比为1：(0.4～0.6)；更优选的，所述甲基(3,3,3-三氟丙基)二乙氧基硅烷和三乙氧基氟硅烷的质量比为1：0.5。
本发明所述一次钝化液的制备方法为：将成膜剂、络合剂、氧化剂、添加剂加入到水中搅拌均匀，加入pH调节剂调节pH值为3.6～4.5，即得。
所述pH调节剂为本领域技术人员公知的氢氧化钠或硫酸。
本发明在第一次钝化处理中，采用碱式硫酸铬作为成膜剂，硝酸盐作为氧化剂，选择氟锆酸钾、氟化钾、氟锆酸的组合作为络合剂，进一步选择纳米硅溶胶的添加剂，尤其是再加入包括甲基(3,3,3-三氟丙基)二乙氧基硅烷和三乙氧基氟硅烷的硅烷物质并限定硅烷物质和纳米硅溶胶的质量比为1：(1～1.8)，可提高铝合金材料表面粒子与钝化膜之间的结合力，形成均匀、耐蚀的网状结构钝化膜；而在第二次钝化处理过程中，通过控制螯合剂的种类，具体为羟基乙叉二膦酸和柠檬酸并控制两者比例为1：(1.5～2.5)，特别是进一步加入粘度为10～25mPa.s，环氧当量为120～140g/eq的1,4-丁二醇二缩水甘油醚时，各组分间相互作用，使得处理后的铝合金材料表面形成更为致密的钝化膜，能够有效阻挡氯离子、二氧化硫的侵蚀，能够较大程度提高铝合金材料的耐二氧化硫腐蚀、耐老化紫外性能，延长了材料的户外使用寿命，具有很好的推广使用价值。
二次钝化液
本发明所述二次钝化液，包括以下浓度的组分：1～5g/L硝酸铈、1～5g/L硝酸镧、2～5g/L螯合剂，其余为水。
在一种优选的实施方式中，所述二次钝化液，包括以下浓度的组分：3g/L硝酸铈、3g/L硝酸镧、3.5g/L螯合剂，其余为水。
螯合剂
本发明所述螯合剂选自氨基三甲叉磷酸、膦酰基丁烷三羧酸、羟基乙叉二膦酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸、苹果酸中的一种或几种组合。
在一种优选的实施方式中，所述螯合剂包括羟基乙叉二膦酸和柠檬酸。
在一种更优选的实施方式中，所述羟基乙叉二膦酸和柠檬酸的质量比为1：(1.5～2.5)；更优选的，所述羟基乙叉二膦酸和柠檬酸的质量比为1：2。
本发明所述二次钝化液还包括0.3～1.2g/L的甘油醚。
在一种优选的实施方式中，所述二次钝化液还包括0.7g/L的甘油醚。
甘油醚
本发明所述甘油醚选自聚氧丙烯甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚、聚(丙二醇)二缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚中的一种或几种组合。
在一种优选的实施方式中，所述甘油醚为1,4-丁二醇二缩水甘油醚。
在一种更优选的实施方式中，所述1,4-丁二醇二缩水甘油醚在25℃下的粘度为10～25mPa.s，环氧当量为120～140g/eq。
在一种更优选的实施方式中，所述1,4-丁二醇二缩水甘油醚在25℃下的粘度为10～20mPa.s，环氧当量为124～137g/eq。
所述1,4-丁二醇二缩水甘油醚可通过市售购买得到，包括但不限于购买自广州市代迅商贸有限公司的HELOXY BD。
本发明所述二次钝化液的制备方法为：将硝酸铈、硝酸镧、螯合剂、甘油醚加入到水中搅拌均匀，即得。
本发明所述钝化液的范围并不限于分散质的粒子直径小于1nm的分散系(真溶液)，而是泛指均一的液态混合物，可以包括胶状分散体(胶体溶液)。
本发明的第二个方面提供了根据钝化工艺制备得到的钝化铝合金材料。
实施例
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。
实施例1
本发明的实施例1提供一种铝合金材料表面的钝化工艺，包括以下步骤：
(1)将铝合金材料放入一次钝化液中在25℃下进行一次钝化处理，处理时间为3min；
(2)将经过一次钝化处理的铝合金材料放入二次钝化液在47℃中进行二次钝化处理，时间7min。
所述一次钝化液，包括以下浓度的组分：60g/L成膜剂、75g/L络合剂、60g/L氧化剂、20g/L添加剂，其余为水。
所述成膜剂为碱式硫酸铬。
所述络合剂为氟类化合物；所述氟类化合物包括氟锆酸钾、氟化钾以及氟锆酸；所述氟锆酸钾、氟化钾以及氟锆酸的质量比为5：1：1.5。
所述氧化剂包括硝酸钴和硝酸铈；所述硝酸钴和硝酸铈的质量比为1：1。
所述添加剂包括纳米硅溶胶；所述纳米硅溶胶的粒径为15nm，购买自临沂市科翰硅制品有限公司的KHAS-25。
所述添加剂还包括硅烷物质；所述硅烷物质和纳米硅溶胶的质量比为1：1；所述硅烷物质包括甲基(3,3,3-三氟丙基)二乙氧基硅烷和三乙氧基氟硅烷；所述甲基(3,3,3-三氟丙基)二乙氧基硅烷和三乙氧基氟硅烷的质量比为1：0.4。
所述一次钝化液的制备方法为：将成膜剂、络合剂、氧化剂、添加剂加入到水中搅拌均匀，加入pH调节剂调节pH值为3.6～4.5，即得。
所述二次钝化液，包括以下浓度的组分：3g/L硝酸铈、3g/L硝酸镧、3.5g/L螯合剂，其余为水。
所述螯合剂包括羟基乙叉二膦酸和柠檬酸；所述羟基乙叉二膦酸和柠檬酸的质量比为1：1.5。
所述二次钝化液还包括0.3g/L的甘油醚；所述甘油醚为1,4-丁二醇二缩水甘油醚，购买自广州市代迅商贸有限公司的HELOXY BD。
所述二次钝化液的制备方法为：将硝酸铈、硝酸镧、螯合剂、甘油醚加入到水中搅拌均匀，即得。
实施例2
本发明的实施例2提供一种铝合金材料表面的钝化工艺，包括以下步骤：
(1)将铝合金材料放入一次钝化液中在25℃下进行一次钝化处理，处理时间为3min；
(2)将经过一次钝化处理的铝合金材料放入二次钝化液在47℃中进行二次钝化处理，时间7min。
所述一次钝化液，包括以下浓度的组分：60g/L成膜剂、75g/L络合剂、60g/L氧化剂、20g/L添加剂，其余为水。
所述成膜剂为碱式硫酸铬。
所述络合剂为氟类化合物；所述氟类化合物包括氟锆酸钾、氟化钾以及氟锆酸；所述氟锆酸钾、氟化钾以及氟锆酸的质量比为5：1：1.5。
所述氧化剂包括硝酸钴和硝酸铈；所述硝酸钴和硝酸铈的质量比为1：1。
所述添加剂包括纳米硅溶胶；所述纳米硅溶胶的粒径为15nm，购买自临沂市科翰硅制品有限公司的KHAS-25。
所述添加剂还包括硅烷物质；所述硅烷物质和纳米硅溶胶的质量比为1：1.8；所述硅烷物质包括甲基(3,3,3-三氟丙基)二乙氧基硅烷和三乙氧基氟硅烷；所述甲基(3,3,3-三氟丙基)二乙氧基硅烷和三乙氧基氟硅烷的质量比为1：0.6。
所述一次钝化液的制备方法为：将成膜剂、络合剂、氧化剂、添加剂加入到水中搅拌均匀，加入pH调节剂调节pH值为3.6～4.5，即得。
所述二次钝化液，包括以下浓度的组分：3g/L硝酸铈、3g/L硝酸镧、3.5g/L螯合剂，其余为水。
所述螯合剂包括羟基乙叉二膦酸和柠檬酸；所述羟基乙叉二膦酸和柠檬酸的质量比为1：2.5。
所述二次钝化液还包括1.2g/L的甘油醚；所述甘油醚为1,4-丁二醇二缩水甘油醚，购买自广州市代迅商贸有限公司的HELOXY BD。
所述二次钝化液的制备方法为：将硝酸铈、硝酸镧、螯合剂、甘油醚加入到水中搅拌均匀，即得。
实施例3
本发明的实施例3提供一种铝合金材料表面的钝化工艺，包括以下步骤：
(1)将铝合金材料放入一次钝化液中在25℃下进行一次钝化处理，处理时间为3min；
(2)将经过一次钝化处理的铝合金材料放入二次钝化液在47℃中进行二次钝化处理，时间7min。
所述一次钝化液，包括以下浓度的组分：60g/L成膜剂、75g/L络合剂、60g/L氧化剂、20g/L添加剂，其余为水。
所述成膜剂为碱式硫酸铬。
所述络合剂为氟类化合物；所述氟类化合物包括氟锆酸钾、氟化钾以及氟锆酸；所述氟锆酸钾、氟化钾以及氟锆酸的质量比为5：1：1.5。
所述氧化剂包括硝酸钴和硝酸铈；所述硝酸钴和硝酸铈的质量比为1：1。
所述添加剂包括纳米硅溶胶；所述纳米硅溶胶的粒径为15nm，购买自临沂市科翰硅制品有限公司的KHAS-25。
所述添加剂还包括硅烷物质；所述硅烷物质和纳米硅溶胶的质量比为1：1.4；所述硅烷物质包括甲基(3,3,3-三氟丙基)二乙氧基硅烷和三乙氧基氟硅烷；所述甲基(3,3,3-三氟丙基)二乙氧基硅烷和三乙氧基氟硅烷的质量比为1：0.5。
所述一次钝化液的制备方法为：将成膜剂、络合剂、氧化剂、添加剂加入到水中搅拌均匀，加入pH调节剂调节pH值为3.6～4.5，即得。
所述二次钝化液，包括以下浓度的组分：3g/L硝酸铈、3g/L硝酸镧、3.5g/L螯合剂，其余为水。
所述螯合剂包括羟基乙叉二膦酸和柠檬酸；所述羟基乙叉二膦酸和柠檬酸的质量比为1：2。
所述二次钝化液还包括0.3g/L的甘油醚；所述甘油醚为1,4-丁二醇二缩水甘油醚，购买自广州市代迅商贸有限公司的HELOXY BD。
所述二次钝化液的制备方法为：将硝酸铈、硝酸镧、螯合剂、甘油醚加入到水中搅拌均匀，即得。
对比例1
对比例1与实施例3相比，所述甲基(3,3,3-三氟丙基)二乙氧基硅烷和三乙氧基氟硅烷的质量比为1：1，其它所述与实施例3相同。
对比例2
对比例2与实施例3相比，无甲基(3,3,3-三氟丙基)二乙氧基硅烷，其它所述与实施例3相同。
对比例3
对比例3与实施例3相比，无三乙氧基氟硅烷，其它所述与实施例3相同。
对比例4
对比例4与实施例3相比，无硅烷化合物，其它所述与实施例3相同。
对比例5
对比例5与实施例3相比，所述羟基乙叉二膦酸和柠檬酸的质量比为1：5，其它所述与实施例3相同。
对比例6
对比例6与实施例3相比，柠檬酸替换为葡萄酸，其它所述与实施例3相同。
对比例7
对比例7与实施例3相比，羟基乙叉二膦酸替换为氨基三甲叉磷酸，其它所述与实施例3相同。
对比例8
对比例8与实施例3相比，甘油醚为环己烷二甲醇二缩水甘油醚，购买自广州市代迅商贸有限公司的HELOXY 107，其它所述与实施例3相同。
对比例9
对比例9与实施例3相比，无甘油醚，其它所述与实施例3相同。
对比例10
对比例10与实施例3相比，无步骤(2)，其它所述与实施例3相同。
性能评价
耐二氧化硫腐蚀测试
将实施例1～3和对比例1～10制备得到的钝化铝合金材料进行水洗、封闭、烘干(所述水洗、封闭、烘干为不作具体限定，为本领域技术人员公知处理技术)，得到表面处理后的铝合金材料样品，根据IEC60950-22-2016测试标准对铝合金材料样品进行测试，其中包括中性盐雾测试和二氧化硫腐蚀测试，具体测试条件如下：
(1)中性盐雾测试：
试验箱温度：35℃；饱和器温度：47℃；溶液浓度：5％NaCl(质量比)；溶液pH值：6.5-7.2(35℃)；盐雾沉降量：1-2mL/h*80cm2；测试时间168小时；
(2)腐蚀测试(二氧化硫)：
1)试验参数：每一试验周期开始时的二氧化硫的理论浓度，体积百分比为0.067，即在容积为450L的试验箱中，每试验周期加入0.3L二氧化硫气体；
2)试验周期第一阶段8h，包括预热第二阶段16h，包括打开试验箱进行降温，总体24h；
3)暴露条件第一阶段：温度(40±3)℃，相对湿度约100％(在样品上产生凝结水)，第二阶段：温度(23±5)℃，相对湿度(50±20)％，第一阶段+第二阶段为1个周期，共测试5个周期。
中性盐雾测试和腐蚀测试(二氧化硫)为一个周期，共测试四个周期，观察样品表面是否出现白色腐蚀点，腐蚀等级分为以下四级：a级-无任何白色腐蚀点；b级-有轻微腐蚀痕迹，包括对表面反射性影响很小的点蚀或稍加清洗即可除去的沾污及表面变色；c级-表面有较多白色腐蚀点出现；d级-表面较多白色腐蚀坑出现，有明显的变色或锈斑生成。
表1性能表征测试
| 耐二氧化硫腐蚀 | |
| 实施例1 | a |
| 实施例2 | a |
| 实施例3 | a |
| 对比例1 | b |
| 对比例2 | c |
| 对比例3 | c |
| 对比例4 | d |
| 对比例5 | b |
| 对比例6 | b |
| 对比例7 | b |
| 对比例8 | b |
| 对比例9 | c |
| 对比例10 | d |
从表1的数据中可见，采用二次钝化工艺钝化的铝合金材料，有效阻挡氯离子、二氧化硫的侵蚀，能够较大程度提高铝合金材料的耐二氧化硫腐蚀、耐老化紫外性能，更加优于一次钝化工艺。也就是说本发明提供的钝化工艺钝化的膜层结构更耐腐蚀，适用于铝合金材料的表面钝化。
前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。
Claims (10)
1.一种铝合金材料表面的钝化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将铝合金材料放入一次钝化液中进行一次钝化处理；
(2)将经过一次钝化处理的铝合金材料放入二次钝化液中进行二次钝化处理。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金材料表面的钝化工艺，其特征在于，所述一次钝化液，包括以下浓度的组分：50～70g/L成膜剂、70～80g/L络合剂、20～40g/L氧化剂、15～25g/L添加剂，其余为水。
3.根据权利要求2所述的一种铝合金材料表面的钝化工艺，其特征在于，所述添加剂包括纳米硅溶胶；所述纳米硅溶胶的粒径为10～50nm。
4.根据权利要求3所述的一种铝合金材料表面的钝化工艺，其特征在于，所述添加剂还包括硅烷物质；所述硅烷物质和纳米硅溶胶的质量比为1：(1～1.8)。
5.根据权利要求4所述的一种铝合金材料表面的钝化工艺，其特征在于，所述硅烷物质选自甲基(3,3,3-三氟丙基)二乙氧基硅烷、三乙氧基氟硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种组合。
6.根据权利要求5所述的一种铝合金材料表面的钝化工艺，其特征在于，所述甲基(3,3,3-三氟丙基)二乙氧基硅烷和三乙氧基氟硅烷的质量比为1：(0.4～0.6)。
7.根据权利要求1所述的一种铝合金材料表面的钝化工艺，其特征在于，所述二次钝化液，包括以下浓度的组分：1～5g/L硝酸铈、1～5g/L硝酸镧、2～5g/L螯合剂，其余为水。
8.根据权利要求7所述的一种铝合金材料表面的钝化工艺，其特征在于，所述螯合剂选自氨基三甲叉磷酸、膦酰基丁烷三羧酸、羟基乙叉二膦酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸、苹果酸中的一种或几种组合。
9.根据权利要求8所述的一种铝合金材料表面的钝化工艺，其特征在于，所述羟基乙叉二膦酸和柠檬酸的质量比为1：(1.5～2.5)。
10.根据权利要求7所述的一种铝合金材料表面的钝化工艺，其特征在于，所述二次钝化液还包括0.3～1.2g/L的甘油醚。
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2020
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