一种亲水化学转化成膜液及铝合金表面处理方法技术

本发明专利技术涉及一种亲水化学转化成膜液及铝合金表面处理方法。亲水化学转化成膜液，包括三价铬盐、氟锆酸盐、有机配位剂、无机盐添加剂和水；有机配位剂为聚乙烯醇、聚乙二醇和聚丙烯酰胺中的一种或多种；无机盐添加剂为氟钛酸和/或氟钛酸盐。本发明专利技术还提供了一种铝合金表面处理方法，步骤为：将铝合金表面进行除杂处理；将铝合金置于本发明专利技术所述的亲水化学转化成膜液中进行化学转化处理，以在铝合金表面形成亲水性的化学转化膜；将镀膜后的铝合金清洗，置于常温环境下进行自然老化，即可。本发明专利技术有效提升了金属表面的吸附能力，还解决了现有铝合金表面化学转化膜存在的毒性大、耐腐蚀性差、工序繁琐和防护效果不佳的问题。工序繁琐和防护效果不佳的问题。工序繁琐和防护效果不佳的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种亲水化学转化成膜液及铝合金表面处理方法


[0001]本专利技术涉及铝合金表面处理
，具体涉及一种亲水化学转化成膜液及铝合金表面处理方法。

技术介绍

[0002]铝合金是目前世界上应用最广泛的轻质金属结构材料。为了满足力学等性能的要求，铝合金中通常要添加Cu、Mg、Zn、Si等多种合金元素。然而，由于大量合金元素的添加，使大部分铝合金的耐蚀性能下降，无法满足工业应用的要求。因此，大部分铝合金都需要进行一定的表面处理才能投入使用。
[0003]常见的铝合金表面处理工艺包括：电镀、化学转化、阳极氧化、微弧氧化、激光熔覆和溶胶
‑
凝胶等。其中，化学转化膜处理不需要外加电源，工艺操作简单，生产成本低，对基材的力学性能没有明显影响等优点，而被广泛应用于工业生产中。其中，铬酸盐转化膜是应用最久、耐蚀性最好，且具有自愈功能的化学转化膜，在过去很长一段时间内得到了广泛应用。
[0004]然而，经长期实践研究发现，铬酸盐中所含六价铬离子具有致癌性，对人体、动物和自然环境都有很严重的危害。欧盟环保组织在2017年全面禁止了六价铬转化膜的商业应用，美、日等国也对六价铬有较严格的限制。于是，绿色环保的无铬转化和化学转化工艺应运而生。其中，无铬转化膜主要有锆酸盐、磷酸盐、钼酸盐、钛酸盐、钴酸盐及稀土盐转化膜等，但无铬转化膜较疏松、耐蚀性差，或工序繁琐，防护效果和应用范围不及铬酸盐转化膜。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种亲水化学转化成膜液，以提升金属表面的吸附能力；目的之二在于提供一种铝合金表面处理方法，以改善铝合金表面的吸附性能，还可以解决现有铝合金表面化学转化膜存在的毒性大、耐腐蚀性差、工序繁琐和防护效果不佳的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种亲水化学转化成膜液，包括三价铬盐、氟锆酸盐、有机配位剂、无机盐添加剂和水；
[0008]所述有机配位剂为聚乙烯醇、聚乙二醇和聚丙烯酰胺中的一种或多种；
[0009]所述无机盐添加剂为氟钛酸(H2TiF6)和/或氟钛酸盐。
[0010]优选的，所述三价铬盐包括硫酸铬(Cr2(SO4)3)、硝酸铬(Cr(NO3)3)和氯化铬(CrCl3)中的一种或多种。
[0011]优选的，所述氟锆酸盐包括氟锆酸钾(K2ZrF6)和氟锆酸钠(Na2ZrF6)中的一种或两种。
[0012]优选的，所述氟钛酸盐为氟钛酸钾(K2TiF6)。
[0013]优选的，所述三价铬盐的浓度为0.5～5g/L，所述氟锆酸盐的浓度为1～10g/L，所述有机配位剂的浓度为2～10g/L，所述无机盐添加剂的浓度为0.5～5g/L。
[0014]本专利技术还提供一种铝合金表面处理方法，包括以下步骤：
[0015]S1、预处理：将铝合金表面进行除杂处理；
[0016]S2、镀膜：调节本专利技术所述的亲水化学转化成膜液的pH值至酸性，将铝合金放入酸性的亲水化学转化成膜液中进行化学转化处理，以在铝合金表面形成亲水性的化学转化膜；
[0017]S3、自然老化：清洗镀膜后的铝合金，并置于常温环境下进行自然老化，即可。
[0018]优选的，在自然老化后，还包括有机封闭处理，具体为：将自然老化后的铝合金在有机封闭剂中进行封闭处理。
[0019]根据上述技术手段，通过在镀膜和自然老化后，也即对铝合金表面进行打底处理后，再进行封闭处理，大幅度提升了铝合金的耐腐蚀性能，其中，通过亲水化学转化成膜液对铝合金表面进行镀膜，有效提升了铝合金对有机封闭剂的吸附能力，从而进一步提升了铝合金的耐腐蚀性能。
[0020]优选的，所述S2中，化学转化处理的温度为20℃～60℃，在此温度区间可控制成膜速率，使膜层快速而均匀的生长，化学转化处理的时间为60～600秒。
[0021]优选的，所述S1中，预处理包括将铝合金依次进行除油、碱洗、酸洗和漂洗；
[0022]其中，除油采用除油清洗剂进行清洗处理，清洗温度为50℃～60℃，清洗时间为30～120秒；碱洗(以充分去除表面轧制变形层和部分第二相颗粒)采用5％～10％(wt.)氢氧化钠(NaOH)溶液进行处理，碱洗温度为30℃～40℃，碱洗时间为10～60秒；酸洗采用30％～40％(vol.)硝酸(HNO3)溶液进行处理，酸洗温度为20℃～30℃，酸洗时间为10～60秒；漂洗采用去离子水处理，漂洗温度为70℃～80℃，漂洗时间为10～60秒。
[0023]优选的，所述S3中，自然老化的时间为4～24小时。
[0024]优选的，所述有机封闭剂为硅烷封闭剂。
[0025]优选的，铝合金表面形成的化学转化膜的厚度为50nm～150nm，化学转化膜的水接触角小于50
°
。
[0026]本专利技术的有益效果：
[0027]1)本专利技术的亲水化学转化成膜液，以铬盐、氟锆酸盐、有机配位剂和无机盐添加剂作为成膜液的主要成分，铬盐具有毒性小、耐蚀性好、耐高温、具有一定导电性、附着力好的优点，氟锆酸盐作为氧化剂和成膜剂，主要用于提供氟离子使铝基体发生溶解，从而促进成膜反应的进行，有机配位剂，可防止三价铬的水解，在一定的pH范围内也可稳定并控制金属离子的沉积速度，且可提升膜层亲水性，无机盐添加剂为成膜促进剂，能钝化膜层的结构细致、孔隙率降低，同时在膜层中引入更为稳定的氧化物，从而在金属表面制成的纳米化学转化膜具有良好的亲水性能，有效提升了金属表面的吸附性能，为在金属表面吸附封闭剂提供了良好的前提条件；
[0028]2)本专利技术的铝合金表面处理方法，通过将铝合金放入亲水化学转化成膜液中，使得化学转化成膜液与铝合金表面进行化学反应，从而在铝合金表面形成一层化学转化膜，经过实验研究证明，在铝合金表面形成的化学转化膜，具有良好的亲水性能，明显改善了铝合金表面的吸附性能，为后续进行有机封闭处理提供了良好的基础，且制备方法具有工序简单、条件温和、成膜时间短、绿色环保、生产成本低的优点，适合于工业化生产，在铝合金表面处理
，具有推广应用价值。
附图说明
[0029]图1为实施例1至实施例4中处理后的5056铝箔的扫描电镜形貌图(10μm)；
[0030]图2为实施例1至实施例4中处理后的5056铝箔的扫描电镜形貌图(1μm)；
[0031]图3为实施例1和实施例4中处理后的5056铝箔进行5％中性盐雾试验后的宏观形貌图；
[0032]图4为实施例1、实施例2、实施例4和对照实施例1中处理后的5056铝箔进行水接触角测试的结果图；
[0033]图5为实施例1至实施例3中处理后的5056铝箔在3.5％(wt％)的NaCl水溶液中测得的电化学极化曲线图；
[0034]图6为未镀膜5056铝箔与实施例1、实施例5和实施例6中处理后的5056铝箔进行重铬酸钾点滴试验结果图；
[0035]图7为实施例4和对照实施例1中处理后的5056铝箔进行重铬本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种亲水化学转化成膜液，其特征在于，包括三价铬盐、氟锆酸盐、有机配位剂、无机盐添加剂和水；所述有机配位剂为聚乙烯醇、聚乙二醇和聚丙烯酰胺中的一种或多种；所述无机盐添加剂为氟钛酸和/或氟钛酸盐。2.根据权利要求1所述的亲水化学转化成膜液，其特征在于，所述三价铬盐包括硫酸铬、硝酸铬和氯化铬中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的亲水化学转化成膜液，其特征在于，所述氟锆酸盐包括氟锆酸钾和氟锆酸钠中的一种或两种。4.根据权利要求1所述的亲水化学转化成膜液，其特征在于，所述氟钛酸盐为氟钛酸钾。5.根据权利要求1所述的亲水化学转化成膜液，其特征在于，所述三价铬盐的浓度为0.5～5g/L，所述氟锆酸盐的浓度为1～10g/L，所述有机配位剂的浓度为2～10g/L，所述无机盐添加剂的浓度为0.5～5g/L。6.一种铝合金表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、预处理：将铝合金表面进行除杂处理；S2、镀膜：调节权利要求1至权利要求5任一所述的亲水化学转化成膜液的pH值至酸性，然后将铝合金放入酸性的亲水化学转化成膜液中进行化学转化处理，以在铝合金表面形成亲水性的化学转化膜；S3、自然老化：清洗镀膜后的铝合金，并置于常温环境下进行自然老化...

【专利技术属性】
技术研发人员：麻彦龙，左浩越，闫江蓉，蒋韫，朱钦，谭巧缘，毛中于，林家驹，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：