一种铝合金常温碱性无铬钝化液及钝化方法技术

本发明专利技术属于金属材料表面处理的技术领域，公开了一种铝合金常温碱性无铬钝化液及钝化方法。所述碱性无铬钝化液是由酸碱调节剂调节无铬钝化液的pH至碱性得到；所述无铬钝化液由钼酸盐、络合剂、氧化剂、成膜促进剂、表面活性剂以及水组成。所述钝化方法首先将铝合金进行碱洗除油除垢；清洗后再酸洗活化；清洗后再进行常温钝化处理，并水洗吹干或烘干，得到铝合金钝化膜。该钝化膜生长迅速，具有良好的耐变色能力与耐腐蚀性。本发明专利技术的钝化液各组分化学性质稳定，便于储运，工艺操作简便，成本低廉，常温处理，节能高效，易于实现产业化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属材料表面处理的
，具体涉及一种铝合金常温碱性无铬钝化液及铝合金钝化方法。
技术介绍
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。但该自然氧化膜太薄，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，该类腐蚀具有隐蔽性强、难控制、破坏迅速等特点，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，铝及其合金型材或器件在使用前大多需要进行表面处理。钝化(或转化)处理是铝合金等金属材料常用的表面处理技术。铬酸盐钝化因其所获钝化膜耐蚀性优良、成本低廉、操作方便而得到广泛的应用。但铬酸盐(Cr6+)毒性高，易致癌，对人体与环境危害严重。欧盟颁布的RoHS和WEEE法规明令禁止或限制涉及六价铬工艺的使用，铬酸盐工艺将逐步退出应用领域。因此，开发无毒、环保的绿色钝化技术已成该领域发展的必然趋势。铬酸盐钝化的替代技术开发正受到广泛关注，各种系列的无铬钝化技术如稀土系、钛/锆系、有机/无机复合体系等处理工艺相继出现。申请号为CN201210298372.8、CN201110399364.8、CN201110198490.7、CN201110157139.3、CN201310309623.2、CN201210078882.4、CN201110399391.5、CN200710027057.0、CN200710017506.3、CN201210264307.3等专利技术专利都涉及这些技术。就目前的研究情况来看，各种钝化工艺都还存在各种各样的问题，或成本过高、或工序繁琐、或是体系本身稳定性不佳。此外，几乎所有无铬钝化相关的研究工作均在酸性范围内开展，鲜见有碱性无铬钝化工艺报道。本发明报道了一种铝合金无铬钝化工艺，成本低廉、膜层有色且生长迅速、简单易行，可在常温下实现钝化，易于产业化推广。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于提供一种可常温工作的铝合金碱性无铬钝化液。所述钝化液环保，既解决传统六价铬工艺的毒性问题，同时高效节能。本专利技术的另一目的在于提供一种铝合金钝化方法。本专利技术采用上述铝合金碱性无铬钝化液对铝合金进行钝化处理，所述的铝合金钝化方法成本低廉、操作简单、可控性好，在工业领域具有产业化的潜力。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种铝合金常温碱性无铬钝化液，是由酸碱调节剂调节无铬钝化液的pH至碱性得到；所述无铬钝化液由钼酸盐、络合剂、氧化剂、成膜促进剂、表面活性剂以及水组成；所述铝合金常温碱性无铬钝化液中钼酸盐的质量浓度为30.0-60.0g/L，优选为40.0-50.0g/L；络合剂的质量浓度为10.0-20.0g/L，优选浓度为12-15.0g/L；氧化剂的质量浓度为2.0-8.0g/L，优选浓度为4.0-6.0g/L；成膜促进剂的质量浓度为1.0-3.0g/L，优选浓度1.5-2.5g/L；表面活性剂的质量浓度为0.01-0.5g/L，优选浓度为0.05-0.3g/L。所述铝合金常温碱性无铬钝化液的pH为9～11。所述钼酸盐为钼酸钠或钼酸钾的至少一种，该组分为钝化膜的成膜主盐。所述络合剂为三乙醇胺、EDTA-2Na或四硼酸钠的至少一种。所述氧化剂为KMnO4和氧化助剂的复合组分，所述氧化助剂为双氧水、过硫酸钠或次氯酸钠。所述氧化剂浓度为2.0-8.0g/L时，高锰酸钾的浓度大于或等于1.5g/L。所述成膜促进剂为NaF或KF的一种或两种，其中的F离子有利于生成难溶盐沉淀，促进钝化膜形成。所述表面活性剂为烷基糖苷(APG)、椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB-35)、脂肪酸甲酯乙氧基化物(FMEE)的一种以上，其作用可使钝化液与铝合金表面润湿良好，有利于钝化反应的进行，加速钝化膜形成。所述酸碱调节剂为NaOH溶液或HF溶液；所述NaOH溶液的质量百分比浓度为1％；所述HF溶液的质量百分比浓度为1％。当无铬钝化液的pH小于9时，采用NaOH溶液调节，当无铬钝化液的pH大于11时，采用HF溶液调节。所述铝合金常温碱性无铬钝化液，是将钼酸盐、络合剂、氧化剂、成膜促进剂、表面活性剂依次加入水中，待每一种成分溶解完全后加入后续的一种成分，当全部溶解后，并补充蒸馏水至所需体积，调节pH至碱性，得到所述碱性无铬钝化液。一种铝合金钝化方法，具体包括以下步骤：(1)表面清洁处理：将铝合金放入碱洗液中，室温下处理1.5-3.0min；所述碱洗液由NaOH、Na2SiO3、二乙醇胺以及水组成，其中NaOH的质量浓度为40.0-50.0g/L，Na2SiO3的质量浓度为10.0-22.0g/L，二乙醇胺的质量浓度为6.0-15.0g/L；(2)酸洗活化处理：将步骤(1)中经过表面清洁处理的铝合金放入酸洗液中，室温处理1.0-2.0min，处理完后清洗；所述酸洗液由质量分数为65％的浓硝酸，质量分数为98％的浓硫酸，质量分数为99％的冰醋酸，质量分数为40％的氢氟酸以及水组成，所述酸洗液中质量分数为65％的浓硝酸的浓度为60.0-90.0g/L，质量分数为98％的浓硫酸的浓度为15.0-25.0g/L，质量分数为99％的冰醋酸的浓度为10.0-20.0g/L，质量分数为40％的氢氟酸的浓度为20.0-40.0ml/L；(3)钝化处理：采用上述铝合金常温碱性无铬钝化液将步骤(2)中清洗后的铝合金进行钝化处理，取出铝合金，水洗，吹干或烘干，得到浅黄至黄色的铝合金钝化膜。步骤(3)所述钝化处理的条件为钝化处理时的温度为15.0-35.0℃，钝化处理时间1.5-3.0min；所述烘干的温度为100-120℃，所述烘干时间为8-10min。步骤(3)中所述铝合金钝化膜为浅黄色、金黄色或黄色。本专利技术采用碱性钼酸盐体系对铝合金进行钝化处理，在合金表面获得一层综合性能良好的钝化膜，膜层为浅黄至黄色，生长迅速，具有良好的耐蚀性。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术所述钝化液不含有对人体和环境有害的六价或三价铬，是一种安全环保的处理工艺；(2)本专利技术采用碱性无铬钝化工艺，在铝合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝合金常温碱性无铬钝化液，其特征在于：是由酸碱调节剂调节无铬钝化液的pH至碱性得到；所述无铬钝化液由钼酸盐、络合剂、氧化剂、成膜促进剂、表面活性剂以及水组成。

【技术特征摘要】
1.一种铝合金常温碱性无铬钝化液，其特征在于：是由酸碱调节剂调节无
铬钝化液的pH至碱性得到；所述无铬钝化液由钼酸盐、络合剂、氧化剂、成膜
促进剂、表面活性剂以及水组成。
2.根据权利要求1所述铝合金常温碱性无铬钝化液，其特征在于：所述钼
酸盐为钼酸钠或钼酸钾的至少一种；所述络合剂为三乙醇胺、EDTA-2Na或四硼
酸钠的一种以上；所述氧化剂由高锰酸钾与氧化助剂的复合组分，所述氧化助
剂为双氧水、过硫酸钠、次氯酸钠中的一种。
3.根据权利要求1所述铝合金常温碱性无铬钝化液，其特征在于：所述成
膜促进剂为NaF或KF的一种或两种；所述表面活性剂为烷基糖苷、椰油酰胺
丙基甜菜碱或脂肪酸甲酯乙氧基化物中的一种以上。
4.根据权利要求1所述铝合金常温碱性无铬钝化液，其特征在于：所述钼
酸盐的质量浓度为30.0-60.0g/L；络合剂的质量浓度为10.0-20.0g/L；氧化剂
的质量浓度为2.0-8.0g/L；成膜促进剂的质量浓度为1.0-3.0g/L；表面活性剂
的质量浓度为0.01-0.5g/L。
5.根据权利要求4所述铝合金常温碱性无铬钝化液，其特征在于：所述钼
酸盐的质量浓度为40.0-50.0g/L；络合剂的质量浓度为12.0-15.0g/L；氧化剂
的质量浓度为4.0-6.0g/L；成膜促进剂的质量浓度为1.5-2.0g/L；表面活性剂
的质量浓度为0.05-0.3g/L。
6.根据权利要求1所述铝合金常温碱性无铬钝化液，其特征在于：所述酸
碱调节剂为质量分数为1.0％的NaOH溶液或质量分数为1.0％的HF溶液；所述
常温碱性无铬钝化液的pH值为9.0-11.0。
7.一种利用权利要求1～6任一项所述铝合金常温碱性...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆松林，温炜成，许垂康，李文芳，杜军，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44