本发明专利技术属于化工材料技术领域，涉及一种处理液，及用该处理液制备具有自修复性的铝合金表面钒锆转化膜的方法。该方法包括如下步骤：首先配制包含氟锆酸盐，偏钒酸盐，氟化钠，硝酸盐，促进剂和添加剂的处理液，然后将表面预处理后的铝合金投入由处理液稀释制成的工作液中处理2min~10min，最后经水洗、干燥、冷却即得。本发明专利技术的铝表面钒锆转化处理液制备工艺简单，不含六价铬、镍等重金属，环境友好，铝合金经过转化膜处理后转化膜层致密、结合力强，该转化膜中的金属离子在腐蚀环境下，能与基体金属键合具有一定的自修复功能，钒锆转化膜处理技术可有效替代铝合金表面铬酸盐处理。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化工材料
，涉及一种处理液，及用该处理液制备具有自修复性的铝合金表面钒锆转化膜的方法，该方法主要作为铝表面铬酸盐处理工艺的替代。
技术介绍
铝合金具有密度小、力学性能优异、可加工性能好和导电导热能力强等特点，作为 轻型结构材料广泛用于海、陆、空各种运载工具，如飞机、火箭、卫星等，已成为用量仅次于钢铁的第二大金属材料。但是铝的耐腐蚀性能差，在大气中，特别是潮湿环境中铝合金表面容易生成较薄氧化膜，这层膜不能满足工业上防护需求，影响产品质量的稳定。一直以来铝合金表面钝化及涂装前表面处理方法以传统的铬酸盐处理法为主，铬酸盐钝化膜耐腐蚀性能好，且钝化膜有较好自修复作用，但是铬酸盐中六价铬对环境污染严重，对人体健康危害极大，而且转化膜中的六价铬还会使被处理的产品在使用及废弃时对环境造成二次污染，其应用现已受到限制，WEES和ROHS指令就严格限制了铬酸盐的使用。近年来各种铝合金无铬表面处理技术相继出现，如铝合金钛锆陶瓷化处理，稀土金属盐转化处理，锰盐转化及硅烷处理等。钛锆转化处理膜是已经工业化应用的产品之一，它最早应用于易拉罐的表面处理，后来逐渐扩展到建筑型材、汽车和电子等行业。钛锆类处理液主要是由含钛、锆的金属盐、氟化物、硝酸盐和一些添加剂组成。赵兴利等人专利技术了一种铝合金无铬金黄色含钛盐及锆盐和有机酸的化学转化膜(CN 1827852A)，该专利技术的处理液配制方法较复杂，配制过程中需加热。李文芳等专利技术一种含氟化钾、PH值调节剂以及氟锆酸和/或氟锆酸钾钝化膜的处理液及其处理方法(CN 101985750A)，但是其转化膜为黑灰色。高锰酸盐转化膜通常能赋予铝合金表面一定的颜色，便于生产中的观察。熊金平等专利技术了一种铝合金表面化学处理方法(CN 101122017A)，由硫酸钛，高锰酸钾，十二烷基苯磺酸钠等组成，该专利技术成膜为金黄色，但转化温度较高，处理液由于含高锰酸钾颜色深，工艺复杂，耐蚀性能也有待提闻。娃烧转化I旲近来受:到大量关注和研究，它可以提闻招合金基体与涂料的结合力。龚向光专利技术了一种金属表面硅烷化处理剂(CN 102181228A)，由有机硅烷，有机酸，醇等组成，该专利技术能为金属基材与多种涂料结合提供优越的附着力，但是处理工艺较为复杂，溶液稳定性不够长久。目前采用钒酸盐作为转化处理多见于镁合金的处理(CN 101418441A)和钢铁的处理(US 20070068602)，另有乔林军专利技术一种用于轻金属及其复合材料表面处理的组合物(CN 101153392A)，该组合物主要含有水溶性的稀土盐和偏钒酸盐，能够提高稀土转化膜的耐蚀性和后续漆膜附着力，但是该方法含有较多的磷酸盐，此外膜层耐腐蚀性尚待改进。
技术实现思路
针对现有铝合金无铬转化处理技术存在的问题，如处理温度高，处理液颜色深，耐蚀性能低、处理液稳定性较差等，本专利技术提出一种处理液，及用该处理液制备具有自修复性的铝合金表面钒锆转化膜的方法。该方法可在铝及其合金表面形成均匀、连续的钒锆转化膜，转化液的配制方法简单且不含有毒的铬及磷酸盐，对环境友好，转化处理时间短，处理温度低，无需进行后处理。具有良好耐蚀性及和涂料的结合力，以及类似铬酸盐转化膜的自修复性能，可替代铝合金表面铬酸盐处理工艺。本专利技术的技术方案是 技术方案之一 一种用于制备具有自修复性能的铝合金表面钒锆转化膜的处理液，该处理液为由氟锆酸或氟锆酸盐、偏钒酸盐、氟化钠、硝酸盐、促进剂和添加剂组成的水溶液，其中每升水溶液中含有 氟锆酸或氟锆酸盐 12g 60g， 偏钥;酸盐IOg 40g, 氟化钠O. 5g IOg, 硝酸盐5g 25g, 促进剂20g 50g， 添加剂20g 70g， 所述氟锆酸盐为氟锆酸钾和氟锆酸钠中的一种或几种； 所述偏钒酸盐为偏钒酸铵，偏钒酸钠和偏钒酸钾中的一种或几种； 所述硝酸盐为硝酸钠，硝酸钾和硝酸钙中的一种或几种； 所述促进剂为柠檬酸，酒石酸，氟硼酸，硼酸钠和硼酸钾中的一种或几种； 所述添加剂为氟钛酸，高锰酸钾，水性硅烷，氟硅酸，氟硅酸钠和双氧水中的一种或几种。上述处理液的制备方法为先将氟锆酸或氟锆酸盐、偏钒酸盐用去离子水溶解，得组分a ;另将氟化钠、硝酸盐、促进剂和添加剂用去离子水溶解，得组分b ;再将组分a和组分b混合均匀得处理液。上述处理液的使用方法为将处理液稀释10 15倍后得pH值为2. (Γ4. O的工作液后再使用。技术方案之二 用上述处理液制备自修复性铝合金表面钒锆转化膜的方法，包括如下步骤 a)铝合金表面的预处理； b)铝合金转化处理将处理液稀释10 15倍后得pH值为2. (Γ4. O的工作液，然后将铝合金置于工作液中进行化学转化膜处理，处理时间为2mirTl0min，处理温度为20 0C 50 0C ； c)将经转化处理的铝合金水洗，烘干、冷却、即得。步骤a)所述预处理优选为将铝合金酸性脱脂，水洗，去离子水洗或者碱性脱脂，再水洗、出光、最后水洗去除铝合金表面污物。步骤c)所述烘干优选是在50°C 100°C下烘烤5min 30 min。以下是对本专利技术的进一步说明。本专利技术中，铝合金表面自修复性钒锆转化膜所用处理液的pH值为2. (Γ4. 0，最佳值为2. 5^3. 5，因为本专利技术者的大量试验表明，当pH > 4. O时，成膜速度慢，膜层耐蚀性降低。而当pH < 2. O时，转化膜对基体表面覆盖不均匀，防腐蚀性能差。本专利技术转化成膜处理时，处理液的温度最好控制在20°C 40°C，温度过高会使转化膜成膜速度加快，膜层比较疏松，耐腐蚀性能下降。本专利技术中，铝合金表面自修复性钒锆转化膜的处理时间为2 10分钟，最佳值在31分钟。成膜时间不足，铝合金表面转化膜不均匀；成膜时间过长，对膜层耐蚀性没有提高，反而影响膜层附着力。本专利技术中，氟锆酸或氟锆酸盐与偏钒酸盐的质量比为广3 1，最佳值为2.4 1，偏钒酸盐偏多，形成的膜层耐蚀性降低。本专利技术对铝合金转化膜膜层的相关检测方法包括 I.电化学测试采用上海辰华设备公司的电化学工作站CHI604D。分别测定不同转化膜的电化学曲线，以此判断其耐腐蚀性。2.采用日本PHILIPS公司XL-30型扫描电子显微镜(SEM)观察铝合金表面转化膜微观结构。3.膜重测试参照GB/T9792-1988的失重法测定转化膜膜重； 4.盐水浸泡试验采用3.5%NaCl溶液为浸泡介质。浸泡三天后看试板转化膜膜层有无脱落，颜色有无变化等。5.耐点滴性能采用重铬酸钾溶液(盐酸25ml，重铬酸钾3g，蒸馏水75ml配制)测定铝表面转化膜耐点滴腐蚀性能； 6.沸水附着力试验按照GB/T5237.4-2008标准测定喷涂有粉末涂层的转化膜层的耐沸水附着力性能； 7.耐沸水性参照GB5237.4-2008测定喷涂有粉末涂层的转化膜层的耐沸水性； 8.杯突性能参照GB5237.4-2008测定喷涂有粉末涂层的转化膜层的抗杯突性能； 本专利技术和现有技术相比，具有如下优势 (I)本专利技术制备的铝合金表面钒锆转化膜耐腐蚀性能和铬酸盐转化膜相近，且具有相似的自修复性能，在腐蚀环境中，转化膜中的金属离子通过键合牢牢附着在金属基体，提高膜层的耐蚀性。(2)本专利技术转化液配方全部基于无机的钒锆金属盐及其他本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于制备具有自修复性能的铝合金表面钒锆转化膜的处理液，其特征在于，该处理液为由氟锆酸盐、偏钒酸盐、氟化钠、硝酸盐、促进剂和添加剂组成的水溶液，其中每升水溶液中含有：氟锆酸或氟锆酸盐？？？？？12g～60g，偏钒酸盐？？？？？？？？？？？？？10g～40g，氟化钠？？？？？？？？？？？？？？？0.5g～10g，硝酸盐？？？？？？？？？？？？？？？5g～25g，促进剂？？？？？？？？？？？？？？？20g～50g，添加剂？？？？？？？？？？？？？？？20g～70g，所述氟锆酸盐为氟锆酸钾和氟锆酸钠中的一种或几种；所述偏钒酸盐为偏钒酸铵，偏钒酸钠和偏钒酸钾中的一种或几种；所述硝酸盐为硝酸钠，硝酸钾和硝酸钙中的一种或几种；所述促进剂为柠檬酸，酒石酸，氟硼酸，硼酸钠和硼酸钾中的一种或几种；所述添加剂为氟钛酸，高锰酸钾，水性硅烷，氟硅酸，氟硅酸钠和双氧水中的一种或几种。
【技术特征摘要】
1.一种用于制备具有自修复性能的铝合金表面钒锆转化膜的处理液，其特征在于，该处理液为由氟锆酸盐、偏钒酸盐、氟化钠、硝酸盐、促进剂和添加剂组成的水溶液，其中每升水溶液中含有 氟锆酸或氟锆酸盐 12g 60g， 偏钥;酸盐IOg 40g, 氟化钠O. 5g IOg, 硝酸盐5g 25g, 促进剂20g 50g， 添加剂20g 70g， 所述氟锆酸盐为氟锆酸钾和氟锆酸钠中的一种或几种； 所述偏钒酸盐为偏钒酸铵，偏钒酸钠和偏钒酸钾中的一种或几种； 所述硝酸盐为硝酸钠，硝酸钾和硝酸钙中的一种或几种； 所述促进剂为柠檬酸，酒石酸，氟硼酸，硼酸钠和硼酸钾中的一种或几种； 所述添加剂为氟钛酸，高锰酸钾，水性硅烷，氟硅酸，氟硅酸钠和双氧水中的一种或几种。2.根据权利要求I所述处理液，其特征在于，所述氟锆酸盐或氟锆酸与偏钒酸盐的质量比为广3 I。3.根据权利要求2所述处理液，其特征在于，所述氟锆酸盐或氟锆酸与偏钒酸盐的质量比为2. 4 I。4.根据权利要求I或2所述处理液，其特征在于，制备方法为先将氟锆酸或氟锆酸盐、偏钒酸盐用去离子水溶解，得组分a ;另将氟...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘娅莉，钟辛，吴小松，贾玉玉，林可佳，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
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