鋁及鋁合金鈍化液、制備方法及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鋁及鋁合金鈍化液、制備方法及其使用方法，所述鈍化液的原料配比為：鉻酸鋅3-5g/L，硫酸鈷0.5-1g/L，硫酸鋯2-3g/L，氟化鈉0.5-1.5g/L，硝酸2-4g/L，檸檬酸1-2g/L，余量為水。用所述鈍化液稀釋配成的鈍化工作液（槽液）穩(wěn)定，濃度較低，鈍化速度較快，所得鈍化膜空隙率低、附著力高，能夠在鋁材表面形成黃色的鉻酸鹽膜層,具有極好的防腐蝕性能，能大大提高工件與油漆或噴塑涂層的附著力。所形成的鈍化膜耐中性鹽霧能力120小時以上。
【專利說明】鋁及鋁合金鈍化液、制備方法及其使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬表面處理劑領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種鋁及鋁合金鈍化液、制備 方法及其使用方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 因活性較高，鋁及鋁合金的表面容易氧化和受到侵蝕，常需要進(jìn)行鈍化處理。通 過鈍化處理所生成的鈍化膜厚度較大且可調(diào)，具有適當(dāng)?shù)哪臀g、耐磨和耐污能力，同時該鈍 化膜也可以提高鋁及鋁合金與油漆等涂層的附著力，常用作涂層的底層。
[0003] 目前，鋁及鋁合金鈍化工藝，仍主要是鉻酸鹽鈍化工藝，鉻酸鹽鈍化膜層具有良好 的自修復(fù)功能和耐蝕性，幾乎適用于所有的鋁及鋁合合金材質(zhì)。
[0004] 但傳統(tǒng)鉻酸鹽鈍化工藝中，鈍化槽液的鉻酸鹽含量通常較高，如20_50g/L，操作 溫度也常較高，如80-90°C，鈍化時間較長，如10-20分鐘。針對這些缺點(diǎn)，中國專利申請 201310203255. 3公開了一種高效常溫鋁合金鈍化液及其制備工藝，按100重量份重量計， 含有下列物質(zhì)：〇. 136-0. 707份的重鉻酸鉀，0. 043-0. 50份的氟化銨，0. 043-0. 44份的氯化 鐵，0. 48-0. 98份的檸檬酸，0. 48-0. 98份的稀土金屬，0. 48-0. 98份的硼酸，95. 41-98. 34份 的純水；該鈍化液在20-35°C下可穩(wěn)定操作，鈍化時間15-50秒，烘干溫度60-80°C。但該鈍 化液因濃度仍較高、鈍化速度太快，所得鈍化膜存在空隙率較大、附著力不夠高等缺點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的之一在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鋁及鋁合金鈍化液，用所 述鈍化液稀釋配成的鈍化工作液(槽液）穩(wěn)定，濃度較低，鈍化速度較快，所得鈍化膜空隙率 低、附著力高，能夠在鋁材表面形成黃色的鉻酸鹽膜層，具有極好的防腐蝕性能，能大大提 高工件與油漆或噴塑涂層的附著力。所形成的鈍化膜耐中性鹽霧能力120小時以上。
[0006] 本發(fā)明的目的之二在于提供上述鋁及鋁合金鈍化液的制備方法。
[0007] 本發(fā)明的目的之三在于提供上述鋁及鋁合金鈍化液的使用方法。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下： 一種鋁及鋁合金鈍化液，由多種原料溶于去離子水中而成，其中各原料組份配比為： 鉻酸鋅 3-5 g/L 硫酸鈷 0.5-1 g/L 硫酸鋯 2-3 g/L 氟化鈉 0. 5-1. 5 g/L 硝酸 2-4 g/L 檸檬酸 1-2 g/L 水 余量。 其中所述的鉻酸鋅優(yōu)選4-5 g/L ; 其中所述的硫酸鈷優(yōu)選〇. 7-0. 9 g/L ; 其中所述的硫酸鋯優(yōu)選2. 5-3 g/L ; 其中所述的氟化鈉優(yōu)選I. 0-1. 5g/L ; 其中所述的硝酸優(yōu)選3-4 g/L ; 其中所述的朽1檬酸優(yōu)選1. 5-2 g/L ; 本發(fā)明鋁及鋁合金鈍化液的制備方法，依次包括如下步驟： (1) 在容器中加入所需量去離子水的3/5體積，加入硝酸并攪勻，加入鉻酸鋅、硫酸鈷、 硫酸锫，攪拌至完全溶解； (2) 加入氟化鈉、檸檬酸，攪拌至完全溶解； (3) 補(bǔ)加剩余所需去離子水至溶液總體積，攪勻，即可得到本發(fā)明鋁及鋁合金鈍化液。
[0009] 本發(fā)明鋁及鋁合金鈍化液的使用方法，依次包括如下步驟： (1) 對待鈍化的鋁及鋁合金工件進(jìn)行凈化處理； (2) 將所述鈍化液加去離子水稀釋至30-100倍體積成為鈍化工作液，攪勻，控制溫度 20_35°C，對凈化后的鋁及鋁合金工件進(jìn)行鈍化處理1-10分鐘； (3) 用50-60°C的熱風(fēng)將鈍化后的鋁及鋁合金工件烘干。
[0010] 其中，步驟（2)中，所述對凈化后的金屬件進(jìn)行鈍化處理的方法，優(yōu)選浸泡或噴淋， 鈍化處理時間優(yōu)選3-8分鐘；若工件處理數(shù)量較多，并根據(jù)工件表面的鈍化層質(zhì)量情況向 鈍化工作液適當(dāng)補(bǔ)充本發(fā)明鈍化液，維持鈍化工作液PH值1. 8-2. 8。
[0011] 本發(fā)明鋁及鋁合金鈍化液各組分的選擇原理及作用如下： (1) 鉻酸鋅：是鈍化膜的基本成份； (2) 硝酸：提供H+離子，使得鋁溶解； (3) 檸檬酸：絡(luò)合劑，能控制成膜速度和鈍化工作液的穩(wěn)定性； (4) 硫酸鈷、硫酸鋯：成膜促進(jìn)劑，并能調(diào)整鈍化膜層顏色； (5) 氟化鈉：成膜促進(jìn)劑，能加快鈍化膜形成速度，并細(xì)化鈍化膜結(jié)構(gòu)，使鈍化膜顏色更 加鮮艷。
[0012] 本發(fā)明鋁及鋁合金鈍化液在鋁及鋁合金表面形成鈍化膜的基本原理：金屬鋁接觸 酸性鈍化工作液，溶解形成鋁離子，同時鋁離子的形成消耗了酸，造成金屬鋁表面溶液的pH 上升，鉻酸根直接與鋅離子、鋁離子、鈷離子、鋯離子等在所述pH較高的金屬鋁表面溶液層 中發(fā)生反應(yīng)，形成不溶性化合物，吸附、沉淀在鋁表面上，從而形成耐蝕性較好的黃色鈍化 膜。
[0013] 本發(fā)明鋁及鋁合金鈍化液的有益效果如下： 1. 鈍化操作在20-35°C的常溫下進(jìn)行，節(jié)約能耗，鈍化工作液較穩(wěn)定，可避免因溫度過 高或過低而導(dǎo)致皮膜薄或皮膜疏松多孔而使皮膜耐蝕性能變差的問題，鈍化膜質(zhì)量較好并 易于控制； 2. 鈍化工作液所允許的pH值范圍寬，易控制，在pH值1.8?2. 8之間時，皮膜的顏 色、亮度、耐蝕性較穩(wěn)定，pH值1. 8?2. 0時效果更好； 3. 成膜速度快慢適中，鈍化時間長短適中，易于實(shí)施； 4. 所得鈍化膜耐蝕性能好，鹽霧試驗(yàn)可達(dá)到120小時以上(工件表面無任何白銹或白 斑)，孔隙率低，不需要使用封閉劑進(jìn)行處理； 5. 所得鈍化膜附著牢固，能大大提高工件與油漆或噴塑涂層的附著力。
[0014] 本發(fā)明實(shí)施例中，鈍化處理后工件的中性鹽霧腐蝕試驗(yàn)（NSS)方法為：參照 IS03768標(biāo)準(zhǔn)，鈍化處理后的選定工件放入鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱中，鹽水含5% (wt)氯化鈉、pH 值6. 5?7. 2,溫度（35±2) °C，降霧量1?2mlV(h .cm2)，時間120小時后，觀察有無銹蝕， 有銹蝕則測銹蝕面積，計算銹蝕面積占工件表面積的百分比。
[0015] 鈍化膜層孔隙率：取保存在褐色瓶中、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為氯化鈉14%、鋁試劑0. 35%、白 明膠1. 〇%的蒸餾水溶液，將濾紙切成長、寬均為10厘米的紙片，用塑料鑷子將紙片浸入上 述溶液中，提出滴凈多余試液，覆蓋在工件的鈍化膜表面(鈍化膜長、寬均大于10厘米)，5 分鐘后移除試紙，觀察工件膜層表面，有紅色斑點(diǎn)處表示有孔隙部分。試驗(yàn)時各取平行試樣 3個，得出每平方厘米面積上的橙紅色斑點(diǎn)平均數(shù)量。
[0016] 鈍化膜及噴塑涂層附著力：根據(jù)GB 9286-1998色漆和清漆漆膜的劃格試驗(yàn)標(biāo) 準(zhǔn)進(jìn)行測試，確定附著力等級，所用油漆為氟碳漆，干后涂層厚度約25um。
[0017]

【具體實(shí)施方式】
[0018] 以下結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0019]實(shí)施例 1-10 實(shí)施例1-10分別給出了本發(fā)明鋁及鋁合金鈍化液的組成，具體如表1所列，其中，配料 數(shù)值的單位為g/L。

【權(quán)利要求】
1. 一種鋁及鋁合金鈍化液，由多種原料溶于去離子水中而成，其中各原料組份配比 為：鉻酸鋅3-5 g/L，硫酸鈷0. 5-1 g/L，硫酸鋯2-3 g/L，氟化鈉0. 5-1.5 g/L，硝酸2-4 g/ L，朽1檬酸1-2 g/L，余量為水。
2. 如權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金鈍化液，其特征在于，所述的鉻酸鋅為4-5 g/L。
3. 如權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金鈍化液，其特征在于，所述的硫酸鈷為0.7-0. 9 g/ L〇
4. 如權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金鈍化液，其特征在于，所述的硫酸鋯為2.5-3 g/L。
5. 如權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金鈍化液，其特征在于，所述的氟化鈉為1. 0-1. 5g/ L〇
6. 如權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金鈍化液，其特征在于，所述的硝酸為3-4 g/L。
7. 如權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金鈍化液，其特征在于，所述的檸檬酸為1.5-2 g/L。
8. 如權(quán)利要求1所述鋁及鋁合金鈍化液的制備方法，依次包括如下步驟： (1) 在容器中加入所需量去離子水的3/5體積，加入硝酸并攪勻，加入鉻酸鋅、硫酸鈷、 硫酸锫，攪拌至完全溶解； (2) 加入氟化鈉、檸檬酸，攪拌至完全溶解； (3) 補(bǔ)加剩余所需去離子水至溶液總體積，攪勻。
9. 如權(quán)利要求1所述鋁及鋁合金鈍化液的使用方法，依次包括如下步驟： (1) 對待鈍化的鋁及鋁合金工件進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬艋幚恚? (2) 將所述鈍化液加去離子水稀釋至30-100倍體積成為鈍化工作液，攪勻，控制溫 度20-35°C，對凈化后的鋁及鋁合金工件進(jìn)行鈍化處理1-10分鐘； (3) 用50-60°C的熱風(fēng)將鈍化后的鋁及鋁合金工件烘干。
10. 如權(quán)利要求9所述鋁及鋁合金鈍化液的使用方法，其中，步驟（2)中，所述對凈化 后的金屬件進(jìn)行鈍化處理的方法為浸泡或噴淋，所述鈍化處理時間為3-8分鐘，并并根據(jù) 工件表面的鈍化層質(zhì)量情況向鈍化工作液適當(dāng)補(bǔ)充本發(fā)明鈍化液，維持鈍化工作液PH值 1. 8~2, 0〇
【文檔編號】C23C22/37GK104451634SQ201410827240
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月26日
【發(fā)明者】桂成方 申請人:湖南金裕化工有限公司