本发明专利技术公开了一种铝合金表面化学转化膜及其制备方法，将铝合金经过打磨、除油、碱蚀洗、浸渍水洗、去离子水快速冲洗、酸洗、浸渍水洗、去离子水快速冲洗、化学转化液反应，即在铝合金表面形成化学转化膜。与现有技术相比，本发明专利技术采用无铬化工艺制备出了一种无铬的化学转化膜，此转化膜溶液配方简单，且溶液稳定，膜层表观质量均匀，颜色为金黄色，对铝合金基体有良好的保护性；经过转化处理的铝合金的自腐蚀电流密度(icorr)相较于空白铝合金试样的自腐蚀电流密度(icorr)降低了两个数量级，有效增强了铝合金的耐电化学腐蚀性能；采用膜重测试，NaCl溶液腐蚀实验进行综合分析，结果表明经过转化处理的铝合金形成的化学转化膜耐蚀性得到了明显的提高。性得到了明显的提高。性得到了明显的提高。
【技术实现步骤摘要】
一种铝合金表面化学转化膜及其制备方法
[0001]本专利技术涉及化学转化膜制备领域，特别是一种铝合金表面化学转化膜及其制备方法。
技术介绍
[0002]现如今人们对环保问题十分关注，并且随着各项环保法规(如RoHS、WEEE等)的出台，消除化学转化膜中的六价铬已成为近10年的迫切需求。由于六价铬本身存在的剧毒性和可能存在的致癌因素，减少有毒废水的排放来保护生态环境，进而开发实用性强、环境友好型铝合金无铬化学转化膜将是化学转化工艺发展的方向。锆、钛等过渡金属元素在其最高氧化状态下能形成非常稳定的难还原的氧化物，因此以含氟钛离子和氟锆离子的酸或盐为基础开发的酸性无铬钛锆基化学转化液成为了当前的研究热点。钛锆系转化法虽然整体性能不如铬酸盐，但钛锆系的无铬转化膜工艺已经获得了生产应用，是一种较为成功的替代工艺。化学转化膜工艺是民用航空飞机铝合金最常见、也是处理零件数量最多的表面处理技术。目前波音、空客等航空公司也正积极研发无铬的化学转化膜工艺。
[0003]中国专利申请号CN201811419120.X公开了一种铝合金表面钛锆铈化学转化膜的制备方法，包括：将待处理铝合金置于转化液中，进行转化处理，其中，转化液中包含六偏磷酸钠以及六水合硝酸铈，虽然也制备了无铬的化学转化膜，但是其耐蚀性和耐电化学腐蚀性能较弱。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种铝合金表面化学转化膜及其制备方法，制备的化学转化膜的耐蚀性和耐电化学腐蚀性能明显提高。
[0005]为达到上述目的，本专利技术是按照以下技术方案实施的：
[0006]本专利技术的第一个目的是要提供一种铝合金表面化学转化膜的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1、将铝合金表面打磨光滑后进行除油处理；
[0008]S2、除油处理后的铝合金表面进行碱蚀洗；
[0009]S3、取出后依次经过浸渍水洗、去离子水快速冲洗后，对铝合金表面进行酸洗；
[0010]S4、取出后依次经过浸渍水洗、去离子水快速冲洗，然后将铝合金放入pH为2.6
‑
4.6的化学转化液中，于15
‑
40℃下反应2
‑
10min；所述化学转化液由以下组分组成：K2TiF
6 6g/l，K2ZrF
6 6g/l，KMnO
4 2
‑
30g/l，促进剂4
‑
20g/l；
[0011]S5、反应结束后，将铝合金表面水洗，然后烘干，即在铝合金表面形成化学转化膜。
[0012]进一步地，所述步骤S2中碱蚀洗具体为：将除油处理后的铝合金放入50℃由25g/L的NaOH和25g/L的Na2CO3组成的混合溶液中浸泡处理1min。
[0013]进一步地，所述步骤S3中酸洗具体为：将铝合金放入常温的300g/L的HNO3中浸泡处理3min。
[0014]进一步地，所述步骤S3、S4中浸渍水洗2min，去离子水快速冲洗3min。
[0015]优选地，所述促进剂为MgSO4。
[0016]优选地，所述步骤S4中，化学转化液由以下组分组成：K2TiF
6 6g/l，K2ZrF66g/l，KMnO
4 20g/l，促进剂MgSO
4 8g/l；pH为3.7，反应温度为25℃，反应时间为7min。
[0017]优选地，所述步骤S5中铝合金表面水洗后于70℃下烘干。
[0018]本专利技术的第二个目的是要提供一种利用上述方法在铝合金表面制备化学转化膜，实现整个工艺流程的无铬化。
[0019]与现有技术相比，本专利技术制备出了一种无铬的化学转化膜，整个工艺流程前处理溶液配方简单，且酸洗溶液也未采用传统含铬的三酸脱氧溶液，实现了工艺流程的无铬化。此转化膜溶液配方简单，且溶液稳定，膜层表观质量均匀，颜色为金黄色，对铝合金基体有良好的保护性；经过转化处理的铝合金的自腐蚀电流密度(icorr)相较于空白铝合金试样的自腐蚀电流密度(icorr)降低了两个数量级，有效增强了铝合金的耐电化学腐蚀性能；采用膜重测试，NaCl溶液腐蚀实验进行综合分析，结果表明经过转化处理的铝合金形成的化学转化膜耐蚀性得到了明显的提高。
附图说明
[0020]图1为K2TiF6对化学转化膜耐蚀性的影响。
[0021]图2为不同浓度KMnO4的化学转化膜外观及耐铬酸盐点滴时间关系。
[0022]图3为不同促进剂的化学转化膜的Tafel曲线。
[0023]图4为不同浓度硫酸镁的化学转化膜的Tafel曲线。
[0024]图5为不同pH的化学转化液对化学转化膜耐蚀性的影响。
[0025]图6为不同温度的化学转化液对化学转化膜耐蚀性的影响。
[0026]图7为不同反应时间对转化膜耐蚀性的影响。
[0027]图8为正交实验结果。
[0028]图9为最佳工艺条件下的铝合金化学转化膜的Tafel曲线。
[0029]图10为不同化学转化液的铝合金试片的化学转化膜浸泡168h后的腐蚀情况。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定专利技术。
[0031]以下实施例中所用材料与仪器为：
[0032]7075铝合金(60mm
×
60mm
×
1.5mm)；所用药品均为分析纯试剂；所用仪器包括：pH计、LED数显磁力搅拌器、电子天平、电化学工作站、恒温水浴锅、数显鼓风干燥箱。
[0033]本实验在室温下进行，对工艺配方中的各组分进行单因素试验，并通过点滴实验筛选最佳的工艺配方。
[0034]1.K2ZrF6和K2TiF6浓度的影响
[0035]因单一的钛盐膜和锆盐膜耐蚀性都较差，锆盐膜的颜色较钛盐膜稍明显一些，本次选择6g/l的K2ZrF6为主盐，添加K2TiF6作辅盐。由图1可见，随着钛盐含量的增加，钛锆盐膜耐点滴时间随之明显增加。当K2TiF6为6g/l时，耐铬酸盐点滴时间达到最长，点滴时间超
过纯锆盐膜和纯钛盐膜的点滴时间，继续增加钛盐含量时，点滴时间反而有所下降，说明钛锆混盐膜耐蚀性有明显提高不是单纯因成膜物质浓度的增加而实现的，钛锆盐需按一定的浓度比例才能达到最佳耐蚀性。
[0036]2.着色剂KMnO4浓度的影响
[0037]高锰酸钾对铝合金会起到加速溶解的作用，但在特定的处理工艺条件下可以形成良好转化膜，从而起到保护基体的作用。以6g/lK2TiF6+6g/lK2ZrF6做基础溶液，加入20g/l高锰酸钾时得到的化学转化膜颜色最明显，耐蚀性最好，结果如图2所示。
[0038]3.促进剂的筛选
[0039]以6g/l K2TiF6+6g/l K2ZrF6+20g/l KMnO4为基础液，对硝酸钠，磷酸二本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种铝合金表面化学转化膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将铝合金表面打磨光滑后进行除油处理；S2、除油处理后的铝合金表面进行碱蚀洗；S3、取出后依次经过浸渍水洗、去离子水快速冲洗后，对铝合金表面进行酸洗；S4、取出后依次经过浸渍水洗、去离子水快速冲洗，然后将铝合金放入pH为2.6
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4.6的化学转化液中，于15
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40℃下反应2
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10min；所述化学转化液由以下组分组成：K2TiF
6 6g/l，K2ZrF
6 6g/l，KMnO
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30g/l，促进剂4
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20g/l；S5、反应结束后，将铝合金表面水洗，然后烘干，即在铝合金表面形成化学转化膜。2.根据权利要求1所述的铝合金表面化学转化膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中碱蚀洗具体为：将除油处理后的铝合金放入50℃由25g/L的NaOH和25g/L的Na2CO3组成的混合...
【专利技术属性】
技术研发人员：王立亮，邓书平，孙兆楠，寇巍，刘凤翊，姜莉莉，
申请(专利权)人：营口理工学院，
类型：发明
国别省市：
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