一种在铝合金表面制备锆/硒复合转化膜的方法技术

一种在铝合金表面制备锆/硒多彩复合转化膜的方法，其主要是按每立升成膜液中含锆酸盐0.1～5g、硒类氧化物或硒酸盐0.1～10g、有机酸0.1～15g、辅助氧化剂0.1～10g、成膜促进剂0.1～15g，余量为去离子水配制成膜液，将预磨后的铝合进行脱脂和活化处理，再将铝合金置于温度为10-60℃的成膜液中进行转化处理5-30min后取出，用蒸馏水洗净，自然风吹干后在铝合金表面获得Zr-Se多彩复合转化膜。本发明专利技术操作简单，成本低，能够形成均匀、致密性优良的复合转化膜，提高了铝合金的耐腐蚀性能，具有非常高的环保价值，易于生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种金属表面的处理方法，特别是一种在铝合金表面制备转化膜的方法。
技术介绍
铝及铝合金在国民经济各个领域的应用越来越广泛，尤其是对表面装饰性及耐蚀性提出了更高的要求。铝的氧化膜对于铝基体具有保护作用，但是铝的天然氧化物的保护作用非常有限，大气中的湿度和盐分会明显加快腐蚀作用，又由于铝及其合金的线膨胀系数较大，金属活性较高，一般多采用氧化的方法对其表面进行处理。化学氧化处理是铝合金表面氧化处理的技术之一，目前应用比较广泛的铬酸盐化学氧化工艺，存在着毒性大，污染环境等严重问题，在资源和环境问题日益严峻的今天，如何以最小的资源环境的代价获取最大的社会效益己是头号难题。通过国外的发展经验看来，走清洁生产和可持续发展之路是大势所趋。随着环保要求的日益严格，对于应用范围量大面广的铝合金业，铝合金无铬氧化膜的发展很有应用前景，无铬化学氧化工艺的研究和应用越来越多。硅烷类化学转化膜技术是用适当的前体化合物经水解、聚合、产生有机聚合物或金属氧化物微粒，形成胶体溶液，经进一步反应发生胶化，通过浸渍提拉法。在金属集体上形成粉末状或薄片状膜层。该膜层不仅具有良好的化学稳定性，而且具有交联网状结构，因此可以有效地阻止腐蚀介质对基体金属的破坏，使材料的耐腐蚀性能和耐磨性均有很大提高。溶胶-凝胶膜层具有成本低，可以人为控制膜的结构和功能的优点。目前，溶胶-凝胶成膜技术中研究较多，进展较大的是S12类涂层。硅烷分子中同时存在亲有机和亲无机的两种官能团，通过硅烷偶联剂就可以把有机材料和无机材料这两种性质差异很大的材料牢固结合在一起。对于铝合金而言，硅烷可与基底铝合金形成极强的Me-O-Si键，而硅烷的有机部分又可与表面涂层形成化学键结合。因此，硅烷处理可大大提高表面涂层与基体铝合金的结合力，从而提高铝合金的耐蚀性。溶胶-凝胶成膜技术是环境友好、有效的铝合金表面处理技术，具有极其重要的环保意义。目前存在的主要问题有:溶胶的稳定性问题;溶胶组分的复配;溶胶-凝胶的涂装方式、涂装设备及工艺流程尚需改进。钼酸盐类化学转化膜的研究开始较早，作为缓蚀剂，钼酸盐的缓蚀作用和成膜机理已被国内外学者进行了广泛地研究，其作为一种毒性小、有潜力替代传统的铬酸盐处理的无机酸盐。谌虹等通过实验得到了铝合金钼酸盐转化膜膜厚与钼酸根离子浓度及溶液PH值之间的关系，同时发现加入偏硅酸钠或偏硼酸钠作协同缓蚀剂，能显著提高铝合金的抗蚀能力。王成等以钼酸钠为主盐的LY12铝合金成膜液主要成分为:Na2MoO4 10g/L；NaF lg/L ；添加剂A 8g/L，控制参数为，pH = 3.0;室温;t = 56min。在铝合金表面制备出有良好耐蚀性的转化膜，该处理溶液不含六价铬。符合环保要求，而且成膜速度快，可在室温下成膜，膜的耐蚀性能好，对铝合金的点蚀有较好的抑制作用。Ce -Mo转化膜是20世纪90年代由美国南加利福尼亚大学的Mansfeld首先提出来的，它结合了高温浸泡和电化学方法。此种工艺获得的氧化膜虽然耐蚀性较好，但处理温度过高，步骤繁琐，且需要将溶液维持在沸腾状态，因而难以用于实际生产。李国强等提出了改进的Ce-Mo工艺，即将铝合金置于由2.5g/L，NaKC4H4O6.4H20 7.5g/L,Na2CO3 2.5g/L, (NH4)2Ce(NO3)6 I.5g/L和Na2MoO4 5.0g/L组成的溶液(pH为9?10)中，95?100°C下处理20min。经过此工艺处理的LF6铝合金，其耐蚀性能超过了 Alodine 1200S 转化膜。招合金错系转化膜，错盐、钛盐类化学转化膜工艺由美国Amchem ProductsInc于20世纪80年代初首先提出，随后德国汉高、日本Parker等公司开展了大量的研究。是目前为数不多的得到工业化应用的工艺之一，它最早用于易拉罐的表面处理，后来逐渐扩展到汽车、电子、航空、建筑型材等行业。铝合金与含锆酸盐或钛酸盐的处理液发生一系列的化学反应和水解作用后，所生成的转化膜是由三氧化二铝、水合氧化铝、氢氧化铝、锆或钛与氟的络合物等组成的混合夹杂物膜，该工艺具有操作简单，所获得的膜层与有机聚合物的结合力强等优点。但其耐蚀性能仍低于铬酸盐膜，而且几乎无色难以辨别，给工业操作带来了一定困难。这些现有的铝和铝合金无铬钝化方法总存在着一些不足，例如:耐腐蚀性不能够满足实际的生产生活的需要、钝化效果不好、钝化液的成本高不利于规模化的生产等等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制备工艺简单、生产成本低廉、工艺参数易于控制、转化时间短、可重复强的在铝合金表面制备锆/砸复合转化膜的方法。本专利技术的技术方案如下:(I)制备铝合金表面转化膜的成膜液每立升成膜液中含锆酸盐0.1?5g、砸类氧化物或砸酸盐0.1?1g、有机酸0.1?15g、辅助氧化剂0.1?10g、成膜促进剂0.1?15g，余量为去离子水，将上述各物质混合，在耐腐蚀的容器当中，搅拌均匀后，过滤即可得到成膜液，该成膜液的PH为1.0-7.0;所述锆盐包括锆酸钾、锆酸钠、锆酸镁中的一种或者至少两种的混合物，其比例为1-2:1-2，优选锆酸钾、锆酸钠、锆酸镁三者的混合物，其添加的比例为1:1:1。所述砸类氧化物或砸酸盐选自二氧化砸、三氧化砸、亚砸酸中的一种或者两种的混合物，其比例为1-3:1-2，优选二氧化砸、三氧化砸、亚砸酸三者的混合物，其添加的比例为1:1-2:3。所述有机酸选自甲苯磺酸、羧酸、单宁酸中的一种或者至少两种的混合物，其比例为1-3:1 -7，优选甲苯磺酸、羧酸、单宁酸三者的混合物，其添加的比例为1:1:1。所述辅助氧化剂选氟化钠、氟化钾一种或者两种的混合物，其添加的比例为1-2:1_3 ο所述成膜促进剂选硫酸镁、硫酸铁、硫酸铜的一种或者至少两种的混合物，其比例为1-2:1，优选硫酸镁、硫酸铁、硫酸铜三者的混合物，其添加的比例为1: 1:1-3。(2)在铝合金表面制备锆/砸多彩复合转化膜的方法:①将铝合金进行表面预处理:依次使用600#、800#、1000#、1200#和2000#的砂纸对铝合金表面进行预磨处理;将预磨后的铝合金侵入温度为30-70°C的碱性脱脂液中，进行脱脂处理5-20min;再将脱脂后的铝合金至于温度为20-50°C的活化溶液当中活化10-30S;所述碱性脱脂液由硅酸钠、氢氧化钠、碳酸钠和去离子水混合而成，其中硅酸钠的浓度为5?25g/L，氢氧化钠的浓度为10?25g/L，碳酸钠的浓度为10?30g/L;所述活化溶液中的氢氟酸溶液的浓度为1?I OOmI /L，盐酸的浓度为5?120mI /L;②在铝合金表面制备锆/砸多彩复合转化膜:将步骤①表面预处理后的铝合金置于温度为10_60°C的成膜液中进行转化处理5-30min后取出，用蒸馏水洗净，自然风吹干后在铝合金表面获得Zr-Se多彩复合转化膜。根据转化膜的成膜理论，将铝合金放置到转化液当中进行转化处理过程，铝合金的表面会形成微小的电池发生电化学反应，在微阳极中金属Al会发生溶解反应:Al=Al3++3e— (I)在微阴极会发生该反应:02+2H20+4e—= 40H— (2)2H++2e—= H2 (3)微阴极反应区的反应会使得微阴极区的OH—的浓度增大pH值升高，未沉淀的形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在铝合金表面制备锆/硒复合转化膜的方法，其特征在于：它包括如下步骤：(1)制备铝合金表面转化膜的成膜液每立升成膜液中含锆酸盐0.1～5g、硒类氧化物或硒酸盐0.1～10g、有机酸0.1～15g、辅助氧化剂0.1～10g、成膜促进剂0.1～15g，余量为去离子水，将上述各物质混合，在耐腐蚀的容器当中，搅拌均匀后，过滤即可得到成膜液，该成膜液的pH为1.0‑7.0；(2)在铝合金表面制备锆/硒多彩复合转化膜的方法①将铝合金进行表面预处理：依次使用600#、800#、1000#、1200#和2000#的砂纸对铝合金表面进行预磨处理；将预磨后的铝合金侵入温度为30‑70℃的碱性脱脂液中，进行脱脂处理5‑20min；再将脱脂后的铝合金至于温度为20‑50℃的活化溶液当中活化10‑30s；②在铝合金表面制备锆/硒多彩复合转化膜：将步骤①表面预处理后的铝合金置于温度为10‑60℃的成膜液中进行转化处理5‑30min后取出，用蒸馏水洗净，自然风吹干后在铝合金表面获得Zr‑Se多彩复合转化膜；

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于升学，于强，邵光杰，邢茜，张鸣显，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13