一种铝合金表面转化膜的成膜液及制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种铝合金表面转化膜的成膜液的制备方法及应用，所述成膜液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(11)将镁盐、铵盐用去离子水溶解，充分搅拌，得组分a；(12)将阴离子化合物溶液加入组分a中，得pH值调节剂；(13)将氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的一种或几种用去离子水溶解，得pH值调节剂；(14)将pH值调节剂滴入pH值调节剂中，充分搅拌，得成膜液。使用该成膜液制备铝合金表面转化膜，转化膜的制备工艺包括以下步骤：(51)将成膜液稀释成工作液；(52)铝合金表面预处理；(53)铝合金在工作液中处理；(54)对铝合金表面进行水洗和烘干。

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金表面转化膜的成膜液及制备方法及应用
本专利技术涉及本专利技术属于金属表面处理与防腐蚀
，尤其是一种铝合金表面转化膜的成膜液的制备方法及应用。
技术介绍
近年，为了应对地铁、高铁等铁路车辆构造的轻量化要求，铝合金车辆备受瞩目，推进了由以往的不锈钢材料向铝合金材料转化的进程，扩大了铝合金的应用。然而铝合金自身氧化膜较薄，加上长期恶劣的自然环境侵蚀，作为车体外用板的铝合金表面易出现腐蚀、变色等大问题。采用涂装技术能够提高铝合金表面的耐蚀性，但涂装后的铝合金失去了自身原有的金属光泽，且在风沙刮擦等恶劣的自然环境下，涂层易以涂装缺陷为起点发生膨胀剥落，造成损伤。而铝合金的无涂装技术不采用腻子、油漆等涂装，减少了焊丝、气体对铝合金基体的损伤，不仅大大降低成本，且减少了车体重量，降低能耗，大大促进了铝合金表面处理技术的发展。铝合金表面处理技术中化学转化处理成本低，工艺简单，研究和应用最为广泛。传统的铝合金表面化学转化处理主要采用铬酸盐处理，但铬酸盐中的六价铬，对环境有严重的污染，对人体有致癌危害，还会对环境带来严重的后续污染，WEES和RoHS指令严格限制了铬酸盐的使用，其应用受到严格限制。因此，许多环保型无铬转化膜应运而生，如钥酸盐膜、高锰酸盐膜、氟镐酸盐膜、有机无机杂化膜等。但是上述这些转化膜的外观颜色、耐蚀性，还远远达不到无涂装技术的铝合金表面转化膜的要求。 日本自1994年开始率先对无涂装铝合金表面处理技术研究，一系列有关无涂装铝或铝合金构件的制造方法、清洗方法、耐污染性提高以及表面被覆方法的专利已经公开(JP 7-278838，JP 07-278839，JP 07-278899，JP 08-74066, JP 08-141889)。而中国及其他国家目前还很少公开专利技术铝合金表面无涂装转化膜技术的相关专利。近年来,水滑石类化合物(Layered Double Hydroxides,简写为LDHs)由于其独特的结构性质，水滑石的主体层板和层间阴离子通过氢键链接，使得层间阴离子种类在较宽范围内可发生调变，环境中的腐蚀性阴离子可与层间阴离子交换而停留在水滑石层间，避免了与基体直接接触，从而起到减缓腐蚀的效果。同时水滑石具有表面疏水的特性，原料容易获得、无毒环保等优点被其在腐蚀领域具有很好的前景。目前水滑石薄膜在金属腐蚀与防护领域的应用研究尚处于起步阶段。如张法智等人在专利CN101285185A专利技术了一种在铝及铝合金表面原位生长制备耐腐蚀性类水滑石薄膜的方法，这种方法制备的转化膜具有一定的防腐蚀能力，但是转化膜的防腐寿命较短。专利CN102650065A中专利技术原位生长于铝基底上的杯芳烃插层水滑石薄膜及其制备方法，制备的薄膜与基底的作用力强，不易脱落，但是这种制备方法处理时间长，工艺能耗大，成本高。鉴于此提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的为克服现有技术的不足，提供一种铝合金表面转化膜的成膜液。本专利技术的另一目的为提供一种铝合金表面转化膜的成膜液的制备方法。本专利技术的另一目的为提供一种铝合金表面转化膜的成膜液的应用。为了实现该目的，本专利技术采用如下技术方案:一种铝合金表面转化膜的成膜液，所述成膜液由镁盐溶液、铵盐溶液、阴离子化合物溶液及PH值调节剂组成，所述成膜溶液中的镁离子的含量为0.8~10g/L，铵根离子的含量为2.8~20g/L，阴离子化合物的含量为O~5g/L，所述的成膜溶液的pH值为7.0~12.5。所述镁盐溶液中镁盐为含镁离子的可溶性无机盐，镁盐为硝酸镁、硫酸镁或碳酸续中的一种或几种；所述铵盐溶液中铵盐为含铵根离子的可溶性无机盐，铵盐为硝酸铵、硫酸铵或氯化铵中的一种或几种；所述阴离子化合物为间苯二甲酸或多聚磷酸钠中的一种或两种；所述pH值调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的一种或几种的水溶液。一种铝合金表面转化膜的成膜液的制备方法，包括以下步骤:(11)将镁盐、铵盐用去离子水溶解，充分搅拌，得组分a ;(12)将氢氧化 钠、氢氧化钾或氨水中的一种或几种用去离子水溶解，得pH值调节剂；(13)将pH值调节剂滴入组分a中，充分搅拌，至pH值为7.0~12.5，得成膜液。步骤(11)组分a中还可以加入阴离子化合物添加剂。所述成膜液中铵盐的含量为8~35g/L ;铵盐的含量为5~30g/L ;阴离子化合物添加剂的含量为O~10g/L。所述成膜液中镁离子与铵根离子的摩尔质量比为1:4~1:2。一种铝合金表面转化膜的成膜液的应用，其特征在于:使用该成膜液制备铝合金表面转化膜，转化膜的制备工艺包括以下步骤:(51)将成膜液稀释成工作液；(52)铝合金表面预处理；(53)铝合金在工作液中处理；(54)对铝合金表面进行水洗和烘干。步骤(51)所述工作液为将成膜液稀释I~5倍后得到的溶液。步骤(53)中的处理是将铝合金置于工作液中进行化学转化处理，处理时间为10分钟~6小时，优选20分钟~4小时，处理温度为40°C~90°C.步骤(54)中所述烘干是将铝合金在50~120°C下烘烤5~30分钟。采用本专利技术所述的技术方案后，带来以下有益效果:1、本专利技术制备的铝合金表面转化膜的成膜液无色透明，不涉及铬元素和磷元素，绿色环保，稳定性好，配方简单，成本低，且成膜液可长时间反复利用，可作为铬酸盐处理的替代物用于铝合金的最终防腐蚀层。2、本专利技术的铝合金表面转化膜制备工艺流程简单，制备时间不长，能耗低，成本低。3、本专利技术制备的铝合金表面转化膜具有类水滑石结构，转化膜连续致密，和铝合金基体结合力强，具有优异的耐碱性和高耐蚀性能，通过168小时-480小时的中性盐雾试验测试，满足无涂装铝合金表面高耐蚀性转化膜的要求。下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步详细的描述。【附图说明】图1实施例1转化膜的扫描电镜SEM图；图2实施例2转化膜的扫描电镜SEM图；图3实施例3转化膜的扫描电镜SEM图；图4实施例4转化膜的扫描电镜SEM图；图5对比例1转化膜的扫描电镜SEM图；图6对比例2转化膜的扫描电镜SEM图；图7实施例1的转化膜经浸泡后的电化学塔菲尔极化曲线对比图； 图8实施例2的转化膜经不同转化处理时间后的电化学塔菲尔极化曲线对比图；图9实施例1、实施例2、实施例3和对比例1、对比例2制得铝合金表面转化膜的电化学塔菲尔极化曲线对比图；图10对比例I和实施例1制得铝合金表面转化膜的电化学塔菲尔极化曲线对比图；图11对比例2和实施例1制得铝合金表面转化膜的电化学塔菲尔极化曲线对比图；图12实施例1中制得的转化膜在腐蚀环境(中性盐雾试验)放置O小时(12a)、480小时(12b)的数码照片图；图13实施例2中制得的转化膜在腐蚀环境(中性盐雾试验)放置O小时(13a)、480小时(13b)的数码照片图；图14实施例3中制得的转化膜在腐蚀环境(中性盐雾试验)放置O小时(14a)、196小时(14b)的数码照片图；图15实施例4中制得的转化膜在腐蚀环境(中性盐雾试验)放置O小时(15a)、168小时(15b)的数码照片图；图16对比例I中制得的转化膜在腐蚀环境(中性盐雾试验)放置O小时(16a)、168小时(16b)的数码照片图；图17对比例2中制得的转化膜在腐蚀环境(中性盐雾试验)放置O小时(17a)、120小时(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝合金表面转化膜的成膜液，其特征在于：所述成膜液由镁盐溶液、铵盐溶液、阴离子化合物溶液及pH值调节剂组成，所述成膜溶液中的镁离子的含量为0.8～10g/L，铵根离子的含量为2.8～20g/L，阴离子化合物的含量为0～5g/L，所述的成膜溶液的pH值为7.0～12.5。

【技术特征摘要】
1.一种铝合金表面转化膜的成膜液，其特征在于:所述成膜液由镁盐溶液、铵盐溶液、阴离子化合物溶液及PH值调节剂组成，所述成膜溶液中的镁离子的含量为0.8~10g/L，铵根离子的含量为2.8~20g/L，阴离子化合物的含量为O~5g/L，所述的成膜溶液的pH值为 7.0 ~12.5。2.根据权利要求1所述的一种铝合金表面转化膜的成膜液，其特征在于:所述镁盐溶液中镁盐为含镁离子的可溶性无机盐，镁盐为硝酸镁、硫酸镁或碳酸镁中的一种或几种； 所述铵盐溶液中铵盐为含铵根离子的可溶性无机盐，铵盐为硝酸铵、硫酸铵或氯化铵中的一种或几种； 所述阴离子化合物为间苯二甲酸或多聚磷酸钠中的一种或两种； 所述pH值调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的一种或几种的水溶液。3.—种权利要求1或2所述铝合金表面转化膜的成膜液的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: (11)将镁盐、铵盐用去离子水溶解，充分搅拌，得组分a； (12)将氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的一种或几种用去离子水溶解,得pH值调节剂； (13)将pH值调节剂滴入组分a中，充分搅拌，至pH值为7.0~12.5，得成膜液。4.根据权利要求3所述的一种铝合金表面转化膜的成膜液的制备方法，其特征在于:步骤(11)组分a中还可 以加入阴离子化合...

【专利技术属性】
技术研发人员：路浩，韩德成，敬俊娥，陈旭，
申请(专利权)人：南车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37