CN115613022A - 铝及铝合金无铬本色钝化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝及铝合金无铬本色钝化剂，以重量百分比计，由以下成分制成：过氧化氢叔丁醇6‑8％，硅烷偶联剂1‑3％，硅溶胶3‑5％，钛溶胶2‑4％,乙醇10‑15％,异丙醇铝1.1‑2.1％,高锰酸钾0.4‑0.6％,余量为水。该无铬本色钝化剂在铝及铝合金基体表面形成一层本色化学转化膜，耐腐蚀性能佳，附着性好，密着性好，与各种涂料结合力佳。
Description
技术领域
本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种铝及铝合金无铬本色钝化剂及其制备方法。
背景技术
铝本身就属于活泼金属，而潮湿的环境和霉菌的腐蚀会加快铝合金发霉、发黄、发黑。铝合金压铸件在清洗或压检后处理不当，为铝合金压铸件发霉创造了条件，加速霉变生成。压铸铝表面残留有脱模剂、切削液、皂化液等腐蚀性物质，以及其它污渍，这些又加快铝合金压铸件长霉点。本发明有以下特点：隔绝空气，阻滞潮湿空气；常温使用，操作简单；本色钝化，钝化膜无色透明，不影响外观；耐腐蚀性好；性能稳定，不影响导电；环保不含任何重金属。
中国专利CN201510521746.1公开了一种铝型材防腐无铬钝化处理液，由下列重量份的原料制成：硝酸铈9.8-10.2、高锰酸钾2-2.2、维生素E0.1-0.2、琥珀酸酯0.3-0.4、氟铪酸0.6-0.7、苯乙烯0.6-0.8、丙烯酰胺0.2-0.3、丙烯酸0.4-0.5、偶氮二异丁腈0.05-0.1、丙烯磺酸钠0.5-0.6、十二烷基硫酸钠0.02-0.03、十六烷0.9-1、硅烷偶联剂KH570表面改性纳米二氧化硅0.3-0.4、硅烷偶联剂KH570表面改性纳米二氧化钛0.3-0.4、去离子水适量。本发明处理液形成的膜更致密、均匀，通过使用氟铪酸，提高了膜的致密性和耐腐蚀性，综合成本低。该专利形成的钝化膜为有色钝化膜层，本发明形成的是铝本色膜层；该发明“通过使用纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和有机材料制作成膜剂，使得纳米微粒均匀分散与体系中，能够促进钝化成分均匀快速涂覆于铝型材表面”，这里可以看出形成的钝化膜层为物理覆盖成膜。
中国专利CN201910674976.X公开了一种高强度防水透气膜的制备方法，属于高分子材料制备技术领域。本发明以小麦粉和甘蔗渣为原料，将反应浆液与沼气液发酵制得浓缩产物，再滴加高锰酸钾粉末搅拌反应制得氧化反应液，向氧化反应液中加入氯化铝得到滤渣，再将滤渣进行处理制得预制粉体，最后将预制粉体、树脂等助剂混合成膜制得高强度防水透气膜，本发明先水解小麦粉和甘蔗渣，再经微生物发酵分解，分子表面接枝大量的羟基自由基，从而使透气膜的微观结构强度增强，本发明通过高锰酸钾氧化有机成分，有机成分表面的羟基自由基氧化生成羧基自由基，络合吸附铝离子，生成的纳米级氧化铝颗粒，保护有机成分和透气膜成分，使透气膜的防水性能得到加强，具有广阔的应用前景，该专利生成是纳米级氧化铝颗粒。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种铝及铝合金无铬本色钝化剂，该钝化剂耐腐蚀及耐湿热性好。
本发明所述的铝及铝合金无铬本色钝化剂，以重量百分比计，由以下成分制成：
优选地，所述的铝及铝合金无铬本色钝化剂，以重量百分比计，由以下成分制成：
所述的硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂，是一种双官能偶联剂，作为粘结力促进剂，优选信越集团的ShinEtsu KBE-603，其他硅烷偶联剂不能完成本发明。
所述的硅烷偶联剂的用量少于1％，起不到相应的作用，用量大于3％，与异丙醇铝相互缩合形成的钝化膜过多，用于填充膜层孔隙的长链高分子化合物过少，耐腐蚀性能会变差，耐盐雾性会到800h以下。
所述的硅溶胶指标如下：
优选临沂市科翰硅制品，KHZCM高纯系列High puritySeries，KHZCM-A，Fe.Al含量小于5ppm，二氧化硅质量分数20-30％，PH：8.0-9.5，粒度：≤15(25℃，mpa·s),平均粒径：20-120nm。
所述的钛溶胶二氧化钛含量15-25％，平均粒径10-20nm,
优选宣城晶瑞新材料有限公司，VK-TA33，晶型：锐钛，PH值：≤5，平均粒径：10-15nm
本发明无铬本色钝化剂的制备方法如下：
(1)称取计量重的乙醇，开启搅拌机，加入过氧化氢叔丁醇，搅拌1-2h，
(2)然后依次先后加入余量水、硅烷偶联剂、硅溶胶、钛溶胶、异丙醇铝、高锰酸钾，待全部溶解，静置20-30min后即得样品。
本发明无铬本色钝化剂的使用方法如下：
产品按4-5wt％兑水(即无铬本色钝化剂的浓度为4-5wt％)，常温常压下，将脱脂干净的铝制工件浸渍其中6分钟后取出水洗烘干
本发明的工作机理如下：乙醇是硅烷偶联剂的水解溶剂；过氧化氢叔丁醇是水解的硅烷偶联剂中硅醇脱水缩合加速剂与稳定剂；硅溶胶与钛溶胶是钝化膜填充剂和耐腐蚀剂；异丙醇铝水解出的氢氧化铝在强氧化剂高锰酸钾作用下，进行缩合生成长链高分子化合物填充膜层孔隙；另外，水解的硅烷偶联剂与水解的异丙醇铝相互缩合形成钝化膜骨架。
本发明的有益效果如下：
在铝及铝合金基体表面形成一层本色化学转化膜，该转化膜耐腐蚀性能佳，附着性好，密着性好，与各种涂料结合力佳。
为了更清楚地说明本发明，列举以下实施例，但其对发明的范围无任何限制。
具体实施方式
实施例中钛溶胶为宣城晶瑞新材料有限公司，VK-TA33，晶型：锐钛，PH值：≤5，平均粒径：10-15nm，硅溶胶为临沂市科翰硅制品，KHZCM高纯系列High puritySeries，KHZCM-A，Fe、Al含量小于5ppm，硅烷偶联剂为信越集团的ShinEtsu KBE-603。
实施例1
铝及铝合金无铬本色钝化剂，以重量百分比计，由以下成分制成：
过氧化氢叔丁醇6％，硅烷偶联剂3％，硅溶胶5％，钛溶胶4％，
乙醇12％，异丙醇铝1.5％，高锰酸钾0.5％，余量为水。
实施例2
铝及铝合金无铬本色钝化剂，以重量百分比计，由以下成分制成：
过氧化氢叔丁醇7％，硅烷偶联剂2.5％，硅溶胶4％，钛溶胶3％，
乙醇12％，异丙醇铝1.3％，高锰酸钾0.4％，余量为水。
实施例3
铝及铝合金无铬本色钝化剂，以重量百分比计，由以下成分制成：
过氧化氢叔丁醇8％，硅烷偶联剂2％，硅溶胶3％，钛溶胶2％，
乙醇15％，异丙醇铝1.6％，高锰酸钾0.5％，余量为水。
实施例4
铝及铝合金无铬本色钝化剂，以重量百分比计，由以下成分制成：
过氧化氢叔丁醇7％，硅烷偶联剂3％，硅溶胶5％，钛溶胶4％，
乙醇11％，异丙醇铝2.0％，高锰酸钾0.6％，余量为水。
对比例1
铝及铝合金无铬本色钝化剂，以重量百分比计，由以下成分制成：
过氧化氢叔丁醇7％，硅烷偶联剂5％，硅溶胶5％，钛溶胶4％，
乙醇11％，异丙醇铝2.0％，高锰酸钾0.6％，余量为水。
以上实施例、对比例使用方法如下：
上述配方产品按5％兑水，常温常压下，将脱脂干净的铝制工件浸渍其中6分钟后取出水洗烘干，即在铝制工件表面形成高耐蚀本色钝化膜。
本发明实施例的测试数据见表1。
表1
本发明本色钝化剂的技术指标见表2。
表2
Claims (6)
1.一种铝及铝合金无铬本色钝化剂,其特征在于，以重量百分比计，由以下成分制成：过氧化氢叔丁醇6-8％，硅烷偶联剂1-3％，硅溶胶3-5％，钛溶胶2-4％,乙醇10-15％,异丙醇铝1.1-2.1％,高锰酸钾0.4-0.6％,余量为水。该本色钝化剂在铝及铝合金基体表面形成一层本色化学转化膜，耐腐蚀性能极佳，附着性好，密着性好，与各种涂料结合力佳。
2.根据权利要求1所述的铝及铝合金无铬本色钝化剂,其特征在于，以重量百分比计，由以下成分制成：过氧化氢叔丁醇7％，硅烷偶联剂3％，硅溶胶5％，钛溶胶4％,乙醇11％,异丙醇铝2.0％,高锰酸钾0.6％,余量为水。
3.根据权利要求1所述的铝及铝合金无铬本色钝化剂,其特征在于，所述的硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂。
4.根据权利要求1所述的铝及铝合金无铬本色钝化剂,其特征在于，所述的硅溶胶指标如下：二氧化硅质量分数20-30％，PH：8.0-9.5，粒度：≤15,平均粒径：20-120nm。
5.根据权利要求1所述的铝及铝合金无铬本色钝化剂,其特征在于，所述的钛溶胶指标如下：二氧化钛含量15-25％，平均粒径10-20nm。
6.根据权利要求1所述的铝及铝合金无铬本色钝化剂制备方法,其特征在于，依次包括如下步骤：
(1)称取计量重的乙醇，开启搅拌机，加入过氧化氢叔丁醇，搅拌1-2h，
(2)然后依次先后加入水、硅烷偶联剂、硅溶胶、钛溶胶、异丙醇铝、高锰酸钾，待全部溶解，静置20-30min后即得样品。
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