本发明专利技术公开了制备铝合金表面非晶态复合钝化膜的处理液及制法和应用。本发明专利技术处理液的配方包括：含缓蚀阴离子稀土盐：５～１５ｇ.Ｌ－１、催化剂型复氧化剂３～１０ｇ.Ｌ－１、辅助氧化剂：１～３ｇ.Ｌ－１、缓冲型成膜促进剂：０．１～０．５ｇ.Ｌ－１、复合稳定剂：０．５～１．５ｇ.Ｌ－１。处理液不含任何有毒铬及有机物，转化处理无需加热，处理时间为２ｍｉｎ－５ｍｉｎ，可在铝合金表面制备出性能优异的金黄色非晶态“稀土－锰”复合钝化膜。很好地解决了目前六价铬处理所带来的环境污染和对人体的危害，且可克服钛锆系转化膜无色，无法实现现场判断缺陷。本发明专利技术工艺简单，操作简便，成本低廉，易于实现产业化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铝合金腐蚀与防护
，具体涉及一种制备铝合金表面非晶态复 合钝化膜的处理液及制法和应用。基于非晶态物质特性，所获转化膜具有优良的耐腐蚀性 能，膜层金黄，利于实现在线判断。
技术介绍
铝合金是使用量仅次于钢铁的第二大金属材料。铝合金在大气环境条件下，表面 可以形成一层极薄的氧化物膜使其具有一定的耐腐蚀性能。但这种自发氧化膜容易破损， 尤其在含有Cl—的环境中，极易发生点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀等各种破坏。为提高铝合金 表面的耐腐蚀性能，进一步扩大其应用范围，延长使用寿命，铝合金表面防护非常重要。在常见的防护处理技术中，铝合金阳极氧化技术和铬酸盐氧化技术得到广泛应 用。尤其后者更是作为铝合金喷涂前广泛应用的一道重要的表面处理工序。但是，铬酸盐 化学转化处理对环境和人体健康都产生危害。2007年开始，欧洲、北美已全面禁止铝合金 表面铬酸盐处理的各类产品，如铝型材、电子产品等。铬酸盐转化处理替代技术的研究与开 发受到广泛关注，许多代铬技术相继出现，如磷化，锌磷化、基于钛锆与氟的络合物处理工 艺(CARBD0B0ND) ,Envirox 系列处理技术等。申请号为 200410021031. 1,200480031392. 2、 200510100993. 0,20058002127. 6,200610046292. 8,200610046516. 5,200680002318. 7 的系 列中国专利技术专利申请都涉及这些技术。虽然这些技术中的一些已经进入使用阶段，但它们 的耐蚀效果同传统的铬酸盐转化处理尚有一定差距。以钛-锆系为代表的处理技术在生产 中虽有一定应用，但其主要问题是其膜层无色，不利于生产过程中的在线判断。在众多铬酸盐替代技术中，稀土化学转化膜的抗腐蚀能力可以达到，甚至超过传 统铬酸盐钝化处理效果的结论已被大量研究结果证实。但是目前研发的复合钝化处理技 术，如简单浸泡工艺、稀土波美层处理工艺、高温浸泡与电化学结合的铈-钼处理工艺、熔 盐浸泡工艺等，因为自身存在的以下缺点难于应用于实际生产，如(1)处理时间长，有的 工艺甚至需要2个星期时间；(2)处理温度高，工艺复杂。同传统铬酸盐处理相比较，成膜 速度和处理成本有着巨大差距。近年来，基于H2O2作为成膜氧化剂的复合钝化处理工艺取 得了很大进展，如中国专利ZL200510010441.0。国外有不少研究报道认为稀土盐-双氧水 转化处理工艺仅适于铜含量较高的铝合金系列。上述技术中使用铈盐作为处理液主盐，双 氧水(H2O2)作为复合钝化处理的氧化剂，虽然达到了低温(20 100°C )快速处理(处理 时间5 20分钟)的目的，但是这种氧化剂在开放的大气环境中极易分解，在很短的时间 内将失去其强氧化性。配置好的处理液可能使用一次后即失效，要处理其它的构件，需要重 新配置新的处理液。同传统的铬酸盐处理工艺比较，处理液的长效稳定性及处理成本均有 待进一步提高。最近，中国专利CNlOl 139708A专利技术了一种稀土盐-KMnO4体系成膜工艺，但 该工艺的转化液成分极为复杂，成本较高，更为重要的是其溶液稳定性较差，不能满足生产 中槽液稳定性的基本要求，从而极大地限制其产业化应用。本专利技术专利开发的处理液组分 简单，容易稳定性好，且可在铝合金表面获得具有非晶态的金黄色钝化膜，膜层具有良好的耐腐蚀性能，且利于生产的在线判断。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种制备铝合金表面非晶态复合钝 化膜的处理液及制法和应用。既可解决目前无铬处理液成膜效率低下、溶液稳定性差等问 题，又可以获得耐蚀性、耐湿热、耐沸水、附着力良好的金黄色非晶态复合钝化膜，从而实现 现场判断，同时克服了钛锆体系转化膜无色缺陷。本专利技术可通过如下技术方案来实现上述目的—种制备铝合金表面非晶态复合钝化膜的处理液，主要成份为缓蚀阴离子稀土 盐、缓冲型成膜促进剂、催化剂型复氧化剂、辅助氧化剂和复合稳定剂，各成分的重量体积 比浓度如下含缓蚀阴离子稀土盐5 15g · L—1催化剂型复氧化剂3 IOg · L_辅助氧化剂1 3g · Γ1 缓冲型成膜促进剂 0. 1 0. 5g · Γ1复合稳定剂0. 5 1. 5g · L—1。所述含缓蚀阴离子稀土盐为硝酸铈或硝酸镧。所述缓冲型成膜促进剂为氟化氢铵、氟化氢钠、氟化氢钾、氟化钠、氟化钾或氟化 铵中的一种或两种的混合物；所述催化剂型复氧化剂为铋酸钠或铋酸钾；所述辅助氧化剂为高锰酸盐或高氯酸盐；所述复合稳定剂为醋酸、柠檬酸或单宁酸中一种与硼酸或硼酸钠的混合物。所述处理液的制备方法，是将含缓蚀阴离子稀土盐、催化剂型复氧化剂、辅助氧化 剂、缓冲型成膜促进剂和复合稳定剂溶解在水中，再调节溶液的PH值为1. 8 2. 6 ；各成分 的重量体积比浓度如下 铵中的-含缓蚀阴离子稀土盐5 15g · Γ1催化剂型复氧化剂3 IOg · L_辅助氧化剂1 3g · Γ1缓冲型成膜促进剂0. 1 0. 5g · Γ1复合稳定剂0. 5 l.Sg·!/1。所述含缓蚀阴离子稀土盐为硝酸铈或硝酸镧；所述缓冲型成膜促进剂为氟化氢铵、氟化氢钠、氟化氢钾、氟化钠、氟化钾或氟化 4中或两种的混合物；所述催化剂型复氧化剂为铋酸钠或铋酸钾； 所述辅助氧化剂为高锰酸盐或高氯酸盐；所述复合稳定剂为醋酸、柠檬酸或单宁酸中一种与硼酸或硼酸钠的混合物。 所述的处理液在制备铝合金表面非晶态复合钝化膜中的应用，包括以下步骤(1)将铝合金表面打磨光滑；铝合金表面除油、酸洗；(2)将铝合金置入混合酸溶液1 5分钟后，去离子水冲洗，所述混合酸溶液中各成分的浓度为H2S04 30 50% Wt，H3PO4 5 20% wt，HF 1 5% wt，其余为水；(3)将铝合金置于权利要求1所述的处理液中，2 5min后，在铝合金表面形成金 黄色耐蚀膜。在铝合金表面形成金黄色耐蚀膜是由非晶态稀土氧化物或氢氧化物、锰的络合 物、二氧化锰等组成氧化膜；为进一步理解本专利技术的工艺特点，下面对铝合金在本研究所专利技术的复合钝化处理 液中的成膜机制阐述如下本专利技术处理液使用前，需在空气中充分搅拌至均勻。转化处理时，根据阴极成膜机 理，由于铝合金表面存在不同电位相及杂质原子，导致在表面微区形成无数原电池而发生 电化学反应微阳极区发生金属溶解M-2e_ — Μζ+(Μ代表铝合金中的金属元素)，微阴极区 发生H2析出2H++2e_ — H2或O2还原02+2H20+4e — 40H_，从而使微阴极区OH-离子浓度增 大，PH值升高，为Ce (OH) 3或Ce (OH) 4的沉积创造有利条件。当采用铵盐和钠盐复合促进剂时，溶液中存在NH4+、F_、HF2_、BO43-及其离解质之间的相互作用。HF2^ — Γ+HF(1)B043>F>r — BF 厂+H2O(2)BF4^NH4+ — NH4BF4(3)由于F—离子半径较小，可通过铝合金表面的水膜和离子层进入基体进行刻蚀作 用，加速阳极反应速度；另一方面会与铈离子结合Ce3++3F_ — CeF3或Ce4++4F_ — CeF4。当 溶液中有羟基和氨基存在时会通过氨基之间形成氢键使CeF4i3)聚合，可为沉积的进行提供 衬底。但由于CeF4i3)离子积较小本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备铝合金表面非晶态复合钝化膜的处理液，其特征在于，主要成份为缓蚀阴离子稀土盐、缓冲型成膜促进剂、催化剂型复氧化剂、辅助氧化剂和复合稳定剂，各成分的重量体积比浓度如下： 含缓蚀阴离子稀土盐 ５～１５ｇ.Ｌ↑［－１］ 催化剂型复氧化剂３～１０ｇ.Ｌ↑［－１］ 辅助氧化剂 １～３ｇ.Ｌ↑［－１］ 缓冲型成膜促进剂 ０．１～０．５ｇ.Ｌ↑［－１］ 复合稳定剂 ０．５～１．５ｇ.Ｌ↑［－１］。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李文芳，张凯，杜军，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]
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