轻金属或其合金的表面处理组合物和溶液及表面处理方法技术

本发明专利技术公开了一种轻金属或其合金的表面处理组合物：其含有下述组分：含钛化合物、含钒化合物以及有机酸。本发明专利技术还提供了一种轻金属或其合金的表面处理溶液，其含有以水溶性形态存在的钛元素、以水溶性形态存在的钒元素、有机酸和水，所述有机酸中碳原子数为１～１００，氧原子数为２～５０。本发明专利技术还提供了轻金属或其合金的表面处理方法：将轻金属或其合金进行前处理后，与本发明专利技术所述的表面处理溶液接触。本发明专利技术的表面处理溶液适用于多种轻金属或其合金，能显著提高轻金属或其合金的耐腐蚀性能、涂装性能以及表面导电性能，为无铬配方，配方简单，稳定性好，既能符合环保的要求，还有较宽的操作适用范围，其残渣易于清除，适用于工业应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种轻金属或其合金的表面处理组合物，以及一种轻金属或其合金的 表面处理溶液；本专利技术还涉及一种轻金属或其合金的表面处理方法。
技术介绍
在对铝、铝合金、镁和镁合金等进行表面处理的方法中通常使用含有六价铬的铬 酸盐，在其表面形成一层保护膜。铬酸盐处理可分为两种类型，一种是膜中含有六价铬，而 另一种是膜中不含有六价铬，但是两种处理在废液中均含有六价铬，不符合环保要求，需要 开发无铬表面处理方法来代替用含铬配方进行处理。目前已有的不含铬的表面处理溶液有高锰酸盐体系(CN1386902，CN1632169, CN1786270),卤化物体系(CN101096758，CN1294204, CN1475602, CN1730726, CN1623010, CN1880503, CN196^43)，钼酸盐体系(CN1388270)，磷酸盐体系(CN1523133, CN1288073, CN1219982, CN1861843, CN101089227),酒石酸体系(CN101104930)，稀土 盐体系 (CN1786270)。以上体系主要是针对镁合金的表面处理，对其他轻合金适用性不明确；配方也比 较复杂。在专利CN1966766中公开了一种对镁合金表面进行处理的方法，该方法包括将镁 合金依次与脱脂液、酸性溶液、碱性溶液、化学转化处理液接触。其中，使用的化学转化处理 液含有磷酸二氢盐、磷酸和偏泛酸盐的水溶液。该化学转化处理液能在镁合金表面形成一 层转化膜。但是该化学转化处理液只适用于镁合金，在其他合金表面无法形成转化膜。且在 进行化学转化处理的过程中，需将所述转化处理液的PH调节保持在酸性条件下，为PHl 6，使得处理液的操作范围受到限制。该专利中还对经过该处理液处理的镁合金进行了耐腐蚀性能测定。测试方法为将 浓度5%的氯化钠盐水喷洒在处理后的镁合金表面8小时后，观测镁合金的腐蚀率。腐蚀率 通过下式表示腐蚀率=(被腐蚀区域面积/镁合金的表面积)X 100%该专利所获得的膜层在喷雾8小时后大部分试样的腐蚀面积超过了 1.0%，有的 甚至达3%，而客户一般要求腐蚀面积在以下，因此无法满足大部分客户的需求。然而，在实际应用中，不仅仅需要合金表面能够耐腐蚀、具有好的涂装性能，还需 要使金属保持良好的表面导电能力等，此外处理液的稳定性和残渣除去能力等都是需要考 虑的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服了现有的镁合金无铬表面处理方法仅适用 于镁合金且耐腐蚀效果一般的缺陷，提供了一种轻金属或其合金的表面处理组合物及一种 轻金属或其合金的表面处理溶液，以及一种轻金属或其合金的表面处理方法。该表面处理的组合物及其溶液不含六价铬，能适用于多种轻金属及其合金的表面处理，并显著提高轻 金属或其合金的耐腐蚀性能以及涂装性能。由该表面处理溶液处理后的轻金属或其合金的 表面导电能力良好，溶液稳定性好，残渣易于去除。另外，所述的表面处理方法操作简单，适 用于工业化生产。本专利技术提供了一种轻金属或其合金的表面处理组合物，其含有下述组分含钛化 合物、含钒化合物以及有机酸，其中，所述的有机酸的碳原子数为1 100，氧原子数为2 50。本专利技术所述的轻金属或其合金的表面处理组合物可以是各组分混合在一起的混合物， 也可以是套装形式的组合物。其中，所述的含钛化合物为在水中能形成钛离子或钛酸根离子的化合物。所述的 含钛化合物较佳的为钛的氧化物、钛酸、钛酸盐和钛的烷氧基化合物中的一种或多种。所述的含钒化合物为在水中能形成钒离子、钒酸根离子或偏钒酸根离子的化合 物。所述的含钒化合物较佳的为含钒的氧化物、钒酸、钒酸盐、偏钒酸和偏钒酸盐中的一种 或多种。所述的表面处理组合物中，所述的含钒化合物中的钒元素与所述的含钛化合物中 的钛元素的质量比较佳的为1 100-100 1，更佳的为1 10-10 1。所述的有机酸为对含钛化合物及含钒化合物具有还原性和配合作用的有机酸，其 能和一个简单正离子形成含有复杂离子的配位化合物，在配为化合物中配位体与中心离子 通过配位键结合。本专利技术中选用碳原子数为1 100，较佳的为1 10，氧原子数为2 50，较佳的为2 10的有机酸中的一种或多种，较佳的为甲酸、乙酸、柠檬酸、单宁酸和乳酸 中的一种或多种。所述的有机酸中的氧元素与所述的含钒化合物中的钒元素的质量比较佳 的为1 20 16 1，更佳的为1 10 10 1。在本专利技术一较佳实施方式中，本专利技术的轻金属或其合金的表面处理组合物中还可 含有含磷化合物。所述的含磷化合物指在水中能形成磷酸根离子、偏磷酸根离子、亚磷酸根 离子或次磷酸根离子的化合物。所述的含磷化合物较佳的为磷酸及其盐、偏磷酸及其盐、 亚磷酸及其盐、次磷酸及其盐和多聚磷酸及其盐中的一种或多种。所述的含钒化合物中 的钒元素与所述的含磷化合物中的磷元素的质量比较佳的为1 100-100 1，更佳的为 1 10-10 1。本专利技术的表面处理组合物在使用时需加水稀释，从而形成表面处理溶液。因此本 专利技术还提供了一种轻金属或其合金的表面处理溶液，其含有以水溶性形态存在的钛元素、 以水溶性形态存在的钒元素、有机酸和水，其中，所述的有机酸的碳原子数为1 100，较佳 的为1 10 ；氧原子数为2 50，较佳的为2 10。其中，钛和钒元素在进行金属转化处理时能同时沉积在轻金属或其合金表面，形 成Ti-V体系转化膜，起到耐腐蚀、提高漆膜性能等效果。其中，所述的水溶性形态是指离子、酸根离子、偏酸根离子、次酸根离子和亚酸根 离子等各种水溶性形态中的一种或多种。其中，所述的以水溶性形态存在的钛元素较佳地以钛离子和/或钛酸根离子的形 式存在于溶液中。所述的以水溶性形态存在的钛元素的含量较佳的为表面处理溶液质量的 0. 0001-5%，更佳的为 0. 001-0. 1%ο其中，所述的以水溶性形态存在的钒元素较佳地以钒离子、钒酸根离子和偏钒酸根离子中的一种或多种的形式存在于溶液中。所述的以水溶性形态存在的钒元素的含量较 佳的为表面处理溶液质量的0. 001-10%，更佳的为0. 01-0. 1%。其中，所述的以水溶性形态存在的钒元素与所述的以水溶性形态存在的钛元素的 质量比较佳的为1 100-100 1，更佳的为1 10-10 1。其中，所述的有机酸为对以水溶性形态存在的钛元素和钒元素具有还原性和配 合作用的有机酸，其能和一个简单正离子形成含有复杂离子的配位化合物，在配为化合物 中配位体与中心离子通过配位键结合。本专利技术中优选甲酸、乙酸、柠檬酸、单宁酸和乳酸中 的一种或多种。所述的有机酸的含量较佳的为表面处理溶液质量的0.001-1%，更佳的为 0. 01-0. 1%。在本专利技术另一较佳实施方式中，本专利技术的轻金属或其合金的表面处理溶液中还含 有以水溶性形态存在的磷元素。其中，钛、磷和钒元素在进行金属转化处理时能同时沉积在 轻金属或其合金表面，形成Ti-P-V体系转化膜，三种元素表现出很好的协同作用。其中，所述的以水溶性形态存在的磷元素较佳地以磷酸根离子、偏磷酸根离子、次 磷酸根离子和亚磷酸根离子中的一种或多种的形式存在于溶液中。所述的以水溶性形态存 在的磷元素的含量较佳的为表面处理溶液质量的0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种轻金属或其合金的表面处理组合物，其特征在于：其含有下述组分：含钛化合物、含钒化合物以及有机酸，其中，所述的有机酸的碳原子数为１～１００，氧原子数为２～５０。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万小山，王向荣，
申请(专利权)人：汉高股份有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]