一种铝合金表面无铬无磷化学膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铝合金表面无铬无磷化学膜的制备方法，其采用的转化液配方包括：0.8～3.2mL/L H2TiF6，0.2～1.6mL/L H2ZrF6，0.25～0.5g/L水杨酸，0.1～0.2g/L Ce(NO3)3·6H2O。本发明专利技术的成膜过程不仅无铬无磷，绿色环保，而且本发明专利技术方法得到的化学膜的耐腐蚀性更佳，而且与漆膜的结合性也更好。

A preparation method of chromium-free and phosphorus-free chemical film on aluminium alloy surface

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金表面无铬无磷化学膜的制备方法
本专利技术涉及铝合金表面处理领域。更具体地说，本专利技术涉及一种铝合金表面无铬无磷化学膜的制备方法。
技术介绍
铝及其合金具有高比强度、优异的延展性、高导热性等特性，在航空航天、建筑和交通运输等行业有着广泛的应用。在先进制造过程中各系铝合金扮演着重要角色，但在自然条件下，单纯的铝合金表面氧化层薄且脆与涂层结合力低，特别是在潮湿条件下极易发生腐蚀，因此铝合金在涂装前必须经过有效的处理以加强其强度。为了改善铝合金表面性能，科研人员对各种表面改性技术进行了研究，通过金属基复合材料、等离子喷涂、热喷涂、电镀涂层和硬质阳极氧化等各种表面处理工艺获得能够提高其性能的薄层。然而，由于涂层与基体较差的结合力，这些技术使用的频率较低。钛锆类转化膜与涂层漆膜具有极佳的结合力，且钛/锆金属盐低毒或无毒，相对成本较低，可作为替代六价铬的主盐。钛锆系转化膜的缺点是耐蚀性欠佳，很多制备过程都对环境不友好，因此，亟需开发一种环境友好且耐蚀性较好的铝合金表面无铬无磷化学膜的制备方法。
技术实现思路
为了实现以上目的，本专利技术提供一种铝合金表面无铬无磷化学膜的制备方法，其采用的转化液配方包括：0.8～3.2mL/LH2TiF6，0.2～1.6mL/LH2ZrF6，0.25～0.5g/L水杨酸，0.1～0.2g/LCe(NO3)3·6H2O。优选的是，所述的铝合金表面无铬无磷化学膜的制备方法，具体操作步骤为：将待处理置于上述转化液中，进行转化处理。优选的是，所述的铝合金表面无铬无磷化学膜的制备方法，上述水杨酸浓度为0.35g/L。优选的是，所述的铝合金表面无铬无磷化学膜的制备方法，上述转化液的pH值3.5～4.5。优选的是，所述的铝合金表面无铬无磷化学膜的制备方法，上述转化过程在度25～35℃下进行。优选的是，所述的铝合金表面无铬无磷化学膜的制备方法，H2TiF6浓度为4mL/L。优选的是，所述的铝合金表面无铬无磷化学膜的制备方法，H2ZrF6浓度为0.4mL/L。优选的是，所述的铝合金表面无铬无磷化学膜的制备方法，Ce(NO3)3·6H2O浓度为0.14g/L。本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术成膜过程不仅无铬无磷，绿色环保，而且本专利技术方法得到的化学膜的耐腐蚀性更佳，与漆膜的结合性也更好，这是由于水杨酸作为苯酚的一种衍生物，其在一定条件下可在基材界面发生化学吸附或聚合；而且成膜过程中，水杨酸中的羧酸键和羟基发生酯类键合，并能与钛离子结合，具有良好的配位作用，这将大大有利于化学转化膜的稳定生成，进而也提高其耐腐蚀性。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为不同反应时间下所得钛-锆转化膜的表面形貌；图2为实施例8得到的钛-锆转化膜的横截面形貌。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。一、实验部分1.1成膜方法基体材料为AA6061铝合金。先对基板进行ZHM-1026(购于武汉材料保护研究所转化膜事业部)一步酸性脱脂处理，再将其浸入转化液中成膜。转化液配方及工艺条件为：H2TiF60.8～3.2mL/L，H2ZrF60.2～1.6mL/L，六偏磷酸钠0.1～0.5g/L，Ce(NO3)3·6H2O0.1～0.2g/L，pH值3.5～4.5，反应温度25～35℃，反应时间90～150s。所用化学试剂均为化学纯。成膜样片自然风干并经24h老化后进行性能检测。1.2性能检测1.2.1硫酸铜点滴试验采用硫酸铜点滴试验检测钛-锆转化膜的耐蚀性，记录点滴液由天蓝色变为淡红色所经历的时间。点滴液组成为：盐酸13mL/L，五水合硫酸铜41g/L，氯化钠35g/L。1.2.2电化学测试采用CHI660D型电化学工作站进行电化学测试。实验介质采用质量分数为3.5％的氯化钠溶液。当开路电位在氯化钠溶液中达到稳定后开始进行Tafel曲线测试。扫描速率为0.01V/s，扫描范围为-1.1～-0.5V。1.2.3SEM及EDS分析采用Sigma300型扫描电子显微镜观察钛-锆转化膜的表面形貌及横截面形貌，加速电压为20kV。采用能谱仪分析钛-锆转化膜的化学组成。二、实施例以下所有实施例均采用上述的转化处理方法；实施例1在H2ZrF60.2mL/L、水杨酸0.3g/L、Ce(NO3)3·6H2O0.14g/L、pH值4.5、反应温度30℃、反应时间90s的条件下，考察不同体积分数H2TiF6的转化液对钛-锆转化膜耐蚀性的影响；表1H2TiF6的体积分数对钛-锆转化膜耐蚀性的影响实施例2在H2TiF64mL/L、水杨酸0.3g/L、Ce(NO3)3·6H2O0.14g/L、pH值4.5、反应温度30℃、反应时间90s的条件下，研究了H2ZrF6的体积分数对钛-锆转化膜耐蚀性的影响；表2H2ZrF6的体积分数对钛-锆转化膜耐蚀性的影响实施例3在H2TiF64mL/L、H2TiF60.4mL/L、水杨酸0.3g/L、pH值4.5、反应温度30℃、反应时间90s的条件下，研究了Ce(NO3)3·6H2O的质量浓度对钛-锆转化膜耐蚀性的影响，结果如表3所示；表3Ce(NO3)3·6H2O的质量浓度对钛-锆转化膜耐蚀性的影响实施例4在H2TiF64mL/L、H2TiF60.4mL/L、Ce(NO3)3·6H2O0.14g/L、pH值4.5、反应温度30℃、反应时间90s的条件下，研究了水杨酸的质量浓度对钛-锆转化膜耐蚀性的影响；表4水杨酸的质量浓度对钛-锆转化膜耐蚀性的影响实施例5在H2TiF64mL/L、H2TiF60.4mL/L、水杨酸0.35g/L、Ce(NO3)3·6H2O0.14g/L、pH值4.5、反应温度30℃的条件下，研究了反应时间对钛-锆转化膜耐蚀性的影响，结果如表5所示；表5反应时间对钛-锆转化膜耐蚀性的影响图1展示了不同反应时间下所得钛-锆转化膜的表面形貌，(a)0s,(b)60s,(c)120s,(d)180s；由图1可知：裸露的AA6061铝合金表面相对光滑，仅存在一些加工过程中产生的划痕和凹槽；当反应时间为60s时，析氢作用导致基材表面产生大量孔径为1～10μm的孔洞，形成多孔结构膜层；当反应时间达到120s时，钛-锆转化膜表面的裂纹基本消失；当反应时间为180s时，由于成膜颗粒堆叠，导致钛-锆转化膜开始产生裂缝。实施例6在H2TiF64mL/L、H2TiF60.4mL/L、水杨酸0.35g/L、Ce(NO3)3·6H2O0.14g/L、pH值4.5、反应时间120s的条件下，研究了反应温度对钛-锆转化膜耐蚀性的影响，结果如表6所示；表6反应温度对钛-锆转化膜耐蚀性的影响实施例7在H2TiF64mL/L、H2TiF60.4mL/L、水杨酸0.35g/L、Ce(NO3)3·6H2O0.14g/L、反应温度30℃、反应时间120s的条件下，研究了pH值对钛-锆转化膜耐蚀性的影响，结果如表7所示；表7pH值对钛-锆转化膜耐蚀性的影响实施例8(最佳实施例)H2TiF64mL/L、H2ZrF60.4mL/L、Ce(NO3)3·6H2O0.14g/L、水杨酸0.35g/L、反应时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金表面无铬无磷化学膜的制备方法，其特征在于，其采用的转化液配方包括：0.8～3.2mL/L H2TiF6，0.2～1.6mL/L H2ZrF6，0.25～0.5g/L水杨酸，0.1～0.2g/L Ce(NO3)3·6H2O。

【技术特征摘要】
1.一种铝合金表面无铬无磷化学膜的制备方法，其特征在于，其采用的转化液配方包括：0.8～3.2mL/LH2TiF6，0.2～1.6mL/LH2ZrF6，0.25～0.5g/L水杨酸，0.1～0.2g/LCe(NO3)3·6H2O。2.如权利要求1所述的铝合金表面无铬无磷化学膜的制备方法，其特征在于，具体操作步骤为：将待处理置于上述转化液中，进行转化处理。3.如权利要求1所述的铝合金表面无铬无磷化学膜的制备方法，其特征在于，上述水杨酸浓度为0.35g/L。4.如权利要求1所述的铝合金表面无铬...

【专利技术属性】
技术研发人员：占稳，钱绪政，李志鹏，刘晓辉，
申请(专利权)人：武汉材料保护研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42