一种用于铝及铝合金的钴盐黑色化学氧化液及其应用制造技术

本发明专利技术属于金属材料表面处理技术领域，涉及一种用于铝及铝合金的钴盐黑色化学氧化液及其应用。具体而言，本发明专利技术的钴盐黑色化学氧化液包含钴盐、硫酸镍、溴酸钠、分散剂、添加剂和水；其中每1L钴盐黑色化学氧化液中含有10～40g钴盐、1～10g硫酸镍、10～30g溴酸钠、1～10g分散剂和1～20g添加剂，余量为水。本发明专利技术通过对钴盐黑色化学氧化液进行配方与参数改良，使得黑化液能够反复用于铝及铝合金件的黑色化学氧化处理，延长了黑化液的使用寿命，并且所得的黑化膜具有良好的黑化效果和成膜效果，外观致密性也得到改善。

Cobalt salt black chemical oxidation liquid used for aluminium and aluminium alloy and application thereof

The invention belongs to the technical field of surface treatment of metal materials, and relates to a cobalt salt black chemical oxidation liquid used for aluminum and aluminium alloy and its application. Specifically, the invention of cobalt salt black chemical oxidation liquid containing cobalt salt, nickel sulfate, sodium bromate, dispersing agent, additives and water; each 1L cobalt salt black chemical oxidation liquid containing 10 ~ 40g 1 ~ 10g cobalt salt, nickel sulfate, sodium bromate, 10 ~ 30g, 1 ~ 10g and dispersant 1 ~ 20g additive, the balance of water. Through the formulation and improvement of parameters of cobalt salt black chemical oxidation liquid, which can be repeatedly used for blackening liquid black chemical oxidation treatment of aluminum and Aluminum Alloy parts, prolong the service life of the blackening liquid, and the blackening film has good film-forming effect and blackening effect, compact appearance is also improved.

【技术实现步骤摘要】
一种用于铝及铝合金的钴盐黑色化学氧化液及其应用
本专利技术属于金属材料表面处理
，涉及一种用于铝及铝合金的钴盐黑色化学氧化液及其在铝及铝合金件黑色化学氧化处理中的应用。
技术介绍
随者铝合金应用范围的日益广泛，人们对于铝合金材料的使用要求日益提高。铝合金表面着黑是一种采用化学或电化学方法在铝合金表面生成带黑色膜层的技术，用于铝合金件的防腐、消光以及装饰。经过着黑处理，既提高了铝合金的防腐蚀性能，又改善了其装饰性，同时还具有较好的太阳光吸收和红外辐射能力，可广泛应用于航空航天、建筑、照相机、光学仪器等工业领域。因此，研究铝及其合金的黑色化学氧化工艺具有一定的实际意义。铝合金的传统黑色化学氧化工艺大致如下：首先对铝合金进行化学处理，在铝合金表面形成一层致密的化学膜，然后再用黑色化学氧化液对铝合金表面进行着黑处理。然而，由于传统黑色化学氧化工艺的稳定性差，并且所得氧化膜的膜层较薄，因此出现了许多与黑色化学氧化方法相结合的方法，用于提高氧化膜的厚度以及工艺的稳定性。中国专利技术专利申请CN103668165A中公开了一种不锈钢黑化剂及其制备与应用方法。其中，该不锈钢黑化剂以重量组分计包括：重铬酸钠100～120份，硫酸铁100～110份，藻朊酸钠2～8份，十二烷基硫酸钠0.5～1份，烷基芳基磺酸纳0.5～0.8份，氧化铝0.5～2份，水220～250份。但是，该不锈钢黑化剂需要在70～80℃下制备，并且使用时需加热至450～480℃，操作温度相对过高，能耗大；另外，组分中还含有六价铬，对环境及人体危害严重。中国专利技术专利申请CN102031510A中公开了一种金属镀锌层发黑剂，其由20～25份钼酸铵、0.5～0.7份硫酸铜、2～3份硫酸镍、1～3份亚硫酸钠、2.5～3.5份硫代硫酸钠、3.5～4.5份氯化铝、3～4份氯化锌、7～8份氯化钾、0.3～0.5份络合剂、适量pH值调节剂、水40～60份组成，配方复杂，成本高(CN103849868A也存在类似问题)。中国专利技术专利申请CN101892478A中公开了一种在铝合金表面生成黑色膜层的方法及化学发黑溶液。该方法首先对铝合金进行氧化处理，然后用化学发黑溶液进行化学发黑处理，操作繁琐。另外，现有的黑化液大多存在使用寿命短的问题，需要时常更换，相应增加了生产成本。
技术实现思路
针对现有铝及铝合金表面黑化处理工艺存在的方法稳定性差、膜层薄、黑化液使用寿命短、生产成本高、操作复杂繁琐等问题，本专利技术旨在提供一种用于铝及铝合金的钴盐黑色化学氧化液及其在铝及铝合金件黑色化学氧化处理中的应用。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于铝及铝合金的钴盐黑色化学氧化液，其包含钴盐、硫酸镍(NiSO4)、溴酸钠(NaBrO3)、分散剂、添加剂和水。优选的，每1L钴盐黑色化学氧化液中含有10～40g钴盐、1～10g硫酸镍、10～30g溴酸钠、1～10g分散剂和1～20g添加剂，余量为水。更优选的，每1L钴盐黑色化学氧化液中含有30g钴盐、2g硫酸镍、25g溴酸钠、5g分散剂和10g添加剂，余量为水。在上述钴盐黑色化学氧化液中，所述钴盐为四水合醋酸钴(Co(Ac)2·4H2O)和/或六水合硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)，优选二者的等重量混合物。在上述钴盐黑色化学氧化液中，所述分散剂选自焦磷酸钠(Na4P2O7)、磷酸钠(Na3PO4)、六偏磷酸钠(Na6(PO3)6)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)中的任意一种，优选十二烷基苯磺酸钠。在上述钴盐黑色化学氧化液中，所述添加剂选自四水合钼酸铵((NH4)6Mo7O24·4H2O)、醋酸铵(NH4Ac)、醋酸钠(NaAc)、高锰酸钾(KMnO4)中的任意一种，优选高锰酸钾。本专利技术还提供了上述用于铝及铝合金的钴盐黑色化学氧化液在钢铁铝及铝合金件黑色化学氧化处理中的应用。在一项优选的实施方案中，所述黑色化学氧化处理的温度为60～90℃，时间为10～30分钟，pH值为1～3(优选采用硝酸进行调节)。与现有技术相比，采用上述技术方案的本专利技术具有下列优点：本专利技术通过对钴盐黑色化学氧化液进行配方与参数改良，使得黑化液能够反复用于铝及铝合金件的黑色化学氧化处理，延长了黑化液的使用寿命，并且所得的黑化膜具有良好的黑化效果和成膜效果，外观致密性也得到改善。附图说明图1为不同钴盐对黑化液成膜的腐蚀电位曲线图。图2为不同分散剂对黑化液成膜的开路电位-时间曲线图。图3为不同添加剂对黑化液成膜的腐蚀电位曲线图。图4为不同pH值对黑化液成膜的腐蚀电位曲线图。图5为经过循环使用的优化型黑化液成膜的开路电位-时间曲线图。具体实施方式下面将结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方法做出进一步的阐述。除另有说明外，下列实施例中所使用的仪器、材料和试剂均可通过常规商业手段获得。实施例1-4：包含不同钴盐的黑化液(无分散剂及添加剂)及其发黑实验。选择4种不同的钴盐配方进行平行实验，并保持配方中的其他组分及用量完全一致。通过如下工艺流程，对4种黑色化学氧化液进行对比分析：(1)预处理：对铝片表面进行酸洗与碱洗，去除已形成的氧化膜及污渍。(2)化学氧化：A)黑化液的配制：按照上表中的用量准确称量各种固体组分，称量后置于烧杯中并加水至1L，搅拌溶解后置于水浴中加热至80℃，利用硝酸调节至溶液pH值为1～3。B)氧化成膜：将经过预处理的铝片置于黑化液中反应20min，反应温度维持在80℃，反应结束后取出铝片，水洗，干燥，并测定生成的黑色氧化膜的电化学性能，其结果如图1所示。由图1可知，当Co(Ac)2·4H2O与Co(NO3)2·6H2O的添加量分别为15g/L时，氧化膜的腐蚀电位最正，其耐腐蚀性最佳。实施例5-8：包含不同分散剂(无添加剂)的黑化液及其发黑实验。选择4种不同的分散剂进行平行实验，并保持配方中的其他组分及用量完全一致。通过如下工艺流程，对4种黑色化学氧化液进行对比分析：(1)预处理：对铝片表面进行酸洗与碱洗，去除已形成的氧化膜及污渍。(2)化学氧化：A)黑化液的配制：按照上表中的用量准确称量各种固体组分，称量后置于烧杯中并加水至1L，搅拌溶解后置于水浴中加热至80℃，利用硝酸调节至溶液pH值为1～3。B)氧化成膜：将经过预处理的铝片置于黑化液中反应20min，反应温度维持在80℃，反应结束后取出铝片，水洗，干燥，并测定生成的黑色氧化膜的电化学性能，其结果如图2所示。由图2可知，实施例7和8曲线的趋势一致，开路电位随时间增大而增大。其中，当加入的分散剂为SDBS时，试样的开路电位值最高；当加入的分散剂为Na6(PO3)6时，试样的开路电位值为最低。因此，当加入的分散剂为SDBS时，试样的耐蚀性较好。实施例9-12：包含不同添加剂(无分散剂)的黑化液及其发黑实验。选择4种不同的添加剂进行平行实验，并保持配方中的其他组分及用量完全一致。通过如下工艺流程，对4种黑色化学氧化液进行对比分析：(1)预处理：对铝片表面进行酸洗与碱洗，去除已形成的氧化膜及污渍。(2)化学氧化：A)黑化液的配制：按照上表中的用量准确称量各种固体组分，称量后置于烧杯中并加水至1L，搅拌溶解后置于水浴中加热至80℃，利用硝酸调节至溶液pH值为1～3。B)氧化成膜：将经过预处理的铝片置于黑化液中反应20min本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铝及铝合金的钴盐黑色化学氧化液，其包含钴盐、硫酸镍、溴酸钠、分散剂、添加剂和水；其中：每1L钴盐黑色化学氧化液中含有10～40g钴盐、1～10g硫酸镍、10～30g溴酸钠、1～10g分散剂和1～20g添加剂，余量为水。

【技术特征摘要】
1.一种用于铝及铝合金的钴盐黑色化学氧化液，其包含钴盐、硫酸镍、溴酸钠、分散剂、添加剂和水；其中：每1L钴盐黑色化学氧化液中含有10～40g钴盐、1～10g硫酸镍、10～30g溴酸钠、1～10g分散剂和1～20g添加剂，余量为水。2.根据权利要求1所述的用于铝及铝合金的钴盐黑色化学氧化液，其特征在于：每1L钴盐黑色化学氧化液中含有30g钴盐、2g硫酸镍、25g溴酸钠、5g分散剂和10g添加剂，余量为水。3.根据权利要求1或2所述的用于铝及铝合金的钴盐黑色化学氧化液，其特征在于：所述钴盐为四水合醋酸钴和/或六水合硝酸钴。4.根据权利要求1或2所述的用于铝及铝合金的钴盐黑色化学氧化液，其特征在于：所述钴盐为四水合醋酸钴和六水合硝酸钴的等重量混合物。5.根据权利要求1或2...

【专利技术属性】
技术研发人员：马迪，李树白，周熙雯，于冬梅，侯丹丹，王继磊，倪萍，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32