铝合金表面氟铝酸盐转化膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铝合金表面氟铝酸盐转化膜的制备方法，首先在铝合金表面以机械或化学的方法制备晶种层；然后使用铝合金表面转化液进行化学转化处理，铝合金表面转化液在使用时，温度为１℃～４０℃，与铝合金表面的接触时间为１分钟～１５分钟，即可在铝合金表面生成氟铝酸盐转化膜。由于使用的铝合金表面转化液不含六价铬或磷酸盐，是一种环保型铝合金表面转化液，在铝合金表面所生成的氟铝酸盐转化膜不含六价铬或磷酸盐，并能够在常温条件下操作，膜层连续致密，具有极佳的防腐、粘合性能，不仅适用于一般铝合金，还适用于含铜、锌或镁量较高的其它铝合金。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铝合金表面转化液及采用该转化液在铝合金表面进行 二次生长法制备氟铝酸盐转化膜的方法，更具体地说，涉及通过物理或化学 的方法在铝合金表面产生的晶种层，然后诱导铝合金表面发生转化反应生成 氟铝酸盐转化膜的方法。
技术介绍
金属表面铬酸盐学化学转化(钝化)处理是一种传统的加工工艺，近一个 世纪来以其卓越的防腐和粘合性能而被广泛应用于功能性镀层和装饰性镀 层领域，如航天航空，电子，汽车，制药，印刷，机械，化工，食品加工和 其他制造业。以往，铝及其合金的表面处理方法通常采用铬酸盐转化液处理，生成的 转化膜成分为三氧化二铬、氧化铝及少量的铬酸盐。使用铬酸盐转化液处理 铝合金的化学转化处理方法有许多，如由美国化学颜料公司专利技术的阿洛丁 法。铬酸盐处理形成的转化膜由于含有起物理保护作用的三氧化二铬和具有 自我修复作用的六价铬一铬酸盐，因此，铬酸盐转化膜表现出优越的耐蚀性。 但是，由于该转化液中致癌六价铬污染环境，其生产过程对环境要求高，废 水处理费用也越来越昂贵。随着全球信息产业的迅猛发展，产品更新换代速 度的加快，世界各国每年产生的电子垃圾达百万、千万吨，而且这个数字还 在逐年攀升。铬酸盐处理的产品由于转化膜含有致癌物六价铬，其废弃物对 环境造成的影响、对人类健康造成的危害已经受到了全世界的关注。欧盟2006年7月1日实施的《关于在电子电器设备中限制使用某些有害物质》 的RoHS (The Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances4in Electrical and Electric Equipment)指令，规定从2006年7月1曰 起，进入欧盟市场的新电子电器产品应不得含有包括六价铬等六种有害物 质，其目的在于提高报废电子电器产品的回收及再循环率、减少电子电器产 品废料对水源和土壤引起的二次污染、保障社会的可持续发展。我国也于 2007年3月1日起执行欧盟RoHS指令，禁止在金属表面处理工艺过程中使 用六价铬等有害物质。金属表面铬酸盐转化处理技术这一具有百年历史的传 统工艺已经面临着被取消的命运。目前，为了取消六价铬铬酸盐转化处理技术，人们提出了各种各样的无 六价铬化学转化膜技术。如在美国专利4， 895， 608公布的"铝合金防腐膜 转化液"中，使用含有磷酸根离子、铝离子、硝酸根离子组成的转化液，在 pH小于1. 5的条件下处理，可在铝合金表面获得有一定防腐性能、由磷酸 铝和氧化铝组成的转化膜。美国专利5， 437， 740公布的"铝和铝合金防腐 膜转化液"中，使用含有高锰酸根离子、铝离子、硝酸根离子组成的转化液， 在pH2 4和高温条件下处理，在铝合金表面获得防腐性能较佳、组成成分 为氧化铝和少量氧化锰的转化膜。美国专利4， 895， 608公布的"铝合金防腐膜转化液"，其转化液具有 不含六价铬的优点，但是，由磷酸铝和氧化铝组成的转化膜防腐性能一般， 含磷酸根离子转化废液的使用可能产生引起水体环境的富营养化问题。美国 专利5， 437， 740公布的"铝和铝合金防腐膜转化液"，其转化液不含六价 铬、磷酸盐，由氧化铝和少量氧化锰组成的转化膜防腐性能也较佳，但是， 该转化液必须在高温条件下使用，耗费大量能源。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中存在的缺陷或不足，本专利技术的目的在于，提供一种 ，该方法采用铝合金表面转化液在铝 合金表面制备氟铝酸盐转化膜，铝合金表面转化液不含六价铬或磷酸盐，是一种环保型铝合金表面转化液。该转化液能够在常温条件下使用，在铝合金 表面生成的转化膜不含六价铬或磷酸盐、环境友好，膜层连续致密，具有极 佳的防腐、粘合性能。为了实现上述任务，本专利技术采用如下技术解决方案一种，其特征在于，包括下列步骤1) 首先在铝合金表面以机械或化学的方法制备晶种层；2) 使用铝合金表面转化液进行化学转化处理，所述的铝合金表面转化 液为水溶液，该水溶液的pH值为1 6，配制的每升水溶液中含有氟化物其氟离子的浓度为1000mg/L 4000mg/L;金属盐其浓度为 0.1mg/L 10000mg/L，表面活性剂其浓度为0.1mg/L 10000mg/L，配位 化合物其浓度为0.1mg/L 250000mg/L;该铝合金表面转化液使用时的温度为rC 4(TC,与铝合金表面的接触 时间为1分钟 15分钟，即可在铝合金表面生成氟铝酸盐转化膜。上述铝合金表面转化液的优选方案为所述的水溶液的pH值为2 5，使用温度为3"C 3(TC，与铝合金表面 的接触时间为2 10分钟，配制的每升水溶液中含有氟化物其中氟离子的浓度为1500mg/L 3000mg/L，金属盐其浓度 为0.5mg/L 5000mg/L，表面活性剂其浓度为0.5mg/L 5000mg/L，配位 化合物其浓度为0.5mg/L 200000mg/L。所述的氟化物采用氟化铵、氟氢化铵、氟化钠、氟氢化钠、氟化钾、氟 氢化钾中的至少一种。所述的金属盐采用铝盐、锰盐、铈盐、三价铬盐、钛盐、锆盐中的至少 一种。所述的表面活性剂采用非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂中的至少一种。所述的配位化合物采用三乙醇胺、氨三乙酸、乙二胺、柠檬酸、柠檬酸盐、酒石酸、酒石酸盐、硫脲、EDTA、葡萄糖酸、葡萄糖酸盐中的至少一 种。所述的机械法为常规的喷沙或喷丸、拉丝或打磨。所述的化学法为采用酸、碱、酸性砂面剂、碱性砂面剂或化学溶液在铝 合金表面产生粗糙表面或晶种层表面。本专利技术首先通过机械或化学的方法在铝合金表面制备晶种层，为后续铝 合金表面二次转化成膜提供丰富的成核中心，使常温条件下氟铝酸盐转化膜 得以迅速形成，并保证了铝合金表面氟铝酸盐转化膜的质量。本专利技术利用氟离子对铝的强刻蚀性并迅速形成稳定氟铝络离子、进而与 转化液中的铵离子或钾离子或钠离子反应生成氟铝酸盐沉淀的原理在铝合 金表面形成转化膜。由于氟离子对铝的强刻蚀性以及氟离子刻蚀时铝合金表 面的溶解成分一三价铝离子参与了转化膜的形成，使得这种转化膜在常温 条件下能够在铝合金表面迅速形成，膜层颗粒细小、致密，与铝合金本身基 体结合牢固，耐蚀性能好、与有机涂层的附着力强。本专利技术由于起刻蚀作用的氟离子、被刻蚀的铝离子均参与了转化反应，并成为转化膜的成分，所以 废弃资源得到有效利用、废液对环境的影响大大减轻。而氟铝酸盐，如，冰 晶石，是铝冶炼的助熔剂，更使得采用这种技术处理的铝合金废旧产品的回 收更为方便。本专利技术利用金属盐在所述反应条件下形成沉淀和络合性质使铝合金表 面生成的转化膜更加致密、防腐性能更好。本专利技术通过加入配位化合物络合转化成膜反应过程中铝合金表面溶解 出来的铜、锌、镁和其它离子，消除了这些有害杂质对转化膜形成的影响， 因而该转化液不仅适用于一般铝合金，还适用于含铜、锌或镁量较高的其它tn n亚o本专利技术的铝合金表面转化液，由于不含会导致水体富营养化的磷酸盐和 致癌物六价铬，不仅对环境的污染大大减轻，并能够在常温条件下使用，节 省了大量能源、降低了生产成本。附图说明图1是铝合金表面转化膜的电镜扫描图， 图2是铝合金表面转化膜X射线能谱分析图谱。 以下结合附图和专利技术人给出的实施例对本专利技术作进一步的详细说明。具体实施例方式按照本专利技术的技术方案，，包括:1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝合金表面氟铝酸盐转化膜的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：　１）首先在铝合金表面以机械或化学的方法制备晶种层；　２）使用铝合金表面转化液进行化学转化处理，所述的铝合金表面转化液为水溶液，该水溶液的ｐＨ值为１～６，配制的每升水溶液中含有：　氟化物：其氟离子的浓度为１０００ｍｇ／Ｌ～４０００ｍｇ／Ｌ；金属盐：其浓度为０．１ｍｇ／Ｌ～１００００ｍｇ／Ｌ，表面活性剂：其浓度为０．１ｍｇ／Ｌ～１００００ｍｇ／Ｌ，配位化合物：其浓度为０．１ｍｇ／Ｌ～２５００００ｍｇ／Ｌ；　该铝合金表面转化液使用时的温度为１℃～４０℃，与铝合金表面的接触时间为１分钟～１５分钟，即可在铝合金表面生成氟铝酸盐转化膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭瑞光，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]