一种使铝合金表面获得金黄色钝化膜的处理方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 106480443 A(43)申请公布日 2017.03.08

(21)申请号 201611094553.3(22)申请日 2016.12.02

(71)申请人 兰州理工大学

地址 730000 甘肃省兰州市七里河区兰工

坪287号(72)发明人 张定军　白雪　陈玉娴　瞿朝云　

李永通　甘明洋　王海燕　马应霞　(74)专利代理机构 北京高沃律师事务所 11569

代理人 王加贵(51)Int.Cl.

C23C 22/56(2006.01)C23C 22/73(2006.01)C23C 22/78(2006.01)

权利要求书1页 说明书5页

(54)发明名称

一种使铝合金表面获得金黄色钝化膜的处理方法(57)摘要

本发明提供了一种使铝合金表面获得金黄色钝化膜的处理方法，包括以下步骤：对铝合金产品进行钝化处理，所述钝化处理用的钝化剂包括以下重量份的组分：水100份，成膜剂0.5～4份，促进剂0.1～4份；将钝化后的铝合金产品在碱性溶液中浸泡，干燥，在铝合金产品表面形成金黄色钝化膜。本发明提供的处理方法步骤简单，钝化液成本低，且不含重金属离子，得到的钝化膜为金黄色，更加容易辨认是否成膜，形成的钝化膜层耐腐蚀性好，耐中性盐雾可以达到1000h以上，是一种能够代替铬酸盐处理的、更加环保的铝合金表面处理方法。

CN 106480443 ACN 106480443 A

权　利　要　求　书

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1.一种使铝合金表面获得金黄色钝化膜的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：对铝合金产品进行钝化处理，所述钝化处理用的钝化剂包括以下重量份的组分：水100份，成膜剂0.5～4份，促进剂0.1～4份；

将所述钝化处理后的铝合金产品在碱性溶液中浸泡，再干燥，在铝合金产品表面形成金黄色钝化膜。

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述成膜剂为水玻璃和/或纳米硅溶胶。

3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述促进剂为氧化剂。4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，所述氧化剂为硝酸和/或过氧化氢。5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述碱性溶液为氢氧化物溶液。6.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于，所述氢氧化物为碱金属氢氧化物。7.根据权利要求1和5～6任意一项所述的处理方法，其特征在于，所述碱性溶液的浓度为0.01～0.1g/L。

8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述浸泡的温度为35～60℃；所述浸泡的时间为2～6h。

9.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述干燥的温度为100～130℃；所述干燥的时间为10～30min。

10.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述钝化处理前还包括：将铝合金依次脱脂和水洗。

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一种使铝合金表面获得金黄色钝化膜的处理方法

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技术领域[0001]本发明涉及一种铝合金表面处理的技术领域，特别涉及一种使铝合金表面获得金黄色钝化膜的处理方法。

背景技术[0002]铝合金具有低密度、低成本、高机械强度、导热性能优良、导电性强、易加工和易回收等特点，在各个行业中得到广泛的应用，但是，铝合金长期受恶劣条件影响时，其耐腐蚀能力会明显降低。在金属表面进行钝化处理可以在其表面形成一层组织细密的薄膜，可以大大提高金属的抗腐蚀性。[0003]在铝合金表面处理措施中，六价铬酸盐处理技术已被广泛应用，处理过程一般包括脱脂、水洗、钝化、水洗、干燥等步骤，通过脱脂和水洗去除铝合金表面的污垢，钝化处理后再经过水洗除去残留的钝化液，干燥后即可得到钝化膜。利用铬酸根的强氧化性能在铝及其合金表面形成氧化物和铬酸盐构成的钝化膜，该膜层与基体有良好的结合力，能显著提高铝合金的耐腐蚀性，但是铬酸盐转化处理液中含有对人体和环境极为有害的六价铬离子，钝化过程中产生大量的含铬废液，造成严重的环境污染，并且得到的钝化膜层没有颜色，不易辨别是否成膜。发明内容[0004]有鉴于此，本发明目的在于提供一种不含重金属、步骤简单、钝化膜固化温度低的铝合金表面处理方法，使铝合金表面获得金黄色钝化膜，克服现有钝化方法中易造成环境污染，且不易辨别是否成膜等问题。[0005]为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：[0006]本发明提供了一种使铝合金表面获得金黄色钝化膜的处理方法，包括以下步骤：[0007]对铝合金产品进行钝化处理，所述钝化处理用的钝化剂包括以下重量份的组分：水100份，成膜剂0.5～4份，促进剂0.1～4份；[0008]将所述钝化处理后的铝合金产品在碱性溶液中浸泡，再干燥，在铝合金产品表面形成金黄色钝化膜。[0009]优选的，所述成膜剂为水玻璃和/或纳米硅溶胶。[0010]优选的，所述促进剂为氧化剂。[0011]优选的，所述氧化剂为硝酸和/或过氧化氢。[0012]优选的，所述碱性溶液为氢氧化物溶液。[0013]优选的，所述氢氧化物为碱金属氢氧化物。[0014]优选的，所述碱性溶液的浓度为0.01～0.1g/L。[0015]优选的，所述浸泡的温度为35～60℃；所述浸泡的时间为2～6h。[0016]优选的，所述干燥的温度为100～130℃；所述干燥的时间为10～30min。[0017]优选的，所述钝化处理前还包括：将铝合金依次脱脂和水洗。

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本发明提供了一种使铝合金表面获得金黄色钝化膜的处理方法，包括以下步骤：

对铝合金产品进行钝化处理，所述钝化处理用的钝化剂包括以下重量份的组成成分：水100份，成膜剂0.5～4份，促进剂0.1～4份；将所述钝化处理后的铝合金产品在碱性溶液中浸泡，再干燥，在铝合金产品表面形成金黄色钝化膜。本发明提供的处理方法步骤简单，适用于现场操作，且钝化液成本低，不含重金属离子，钝化膜的固化温度低，得到的钝化膜为金黄色，更加容易辨认是否成膜，形成的钝化膜层耐腐蚀性好，耐中性盐雾可以达到1000h以上，是一种能够代替铬酸盐处理的、更加环保的铝合金表面处理方法。具体实施方式[0019]本发明提供了一种使铝合金表面获得金黄色钝化膜的处理方法，包括以下步骤：[0020]对铝合金产品进行钝化处理，所述钝化处理用的钝化剂包括以下重量份的组分：水100份，成膜剂0.5～4份，促进剂0.1～4份；[0021]将所述钝化处理后的铝合金产品在碱性溶液中浸泡，再干燥，在铝合金表面形成金黄色钝化膜。[0022]本发明对铝合金产品进行钝化处理，在所述钝化处理前，优选将铝合金产品依次脱脂和水洗。在本发明中，所述脱脂优选使用酸脱脂剂，所述酸脱脂剂优选为磷酸、硫酸和氢氟酸中的一种或几种；所述水洗优选为二道水洗；本发明对酸脱脂和二道水洗的具体操作方法没有特殊要求，使用本领域熟知的脱脂和水洗方法即可。[0023]在本发明中，所述铝合金产品优选为铝合金板材。[0024]在本发明中，所述钝化处理用的钝化剂包括以下重量份的组成成分：水100份，成膜剂0.5～4份，促进剂0.1～4份。在本发明中，以100重量份的水为基准，所述钝化剂包括成膜剂0.5～4重量份，优选为1～3重量份；所述成膜剂优选为水玻璃和/或纳米硅溶胶。在本发明中，所述水玻璃中硅酸钠的质量浓度优选为20～40％，更优选为25～35％；所述纳米硅溶胶的固含量优选为20～40％，更优选为25～35％。[0025]在本发明中，以100重量份的水为基准，所述钝化剂包括促进剂0.1～4重量份，优选为1～3重量份；所述促进剂优选为氧化剂。在本发明中，所述氧化剂优选为硝酸和/或过氧化氢；硝酸优选为硝酸水溶液，所述硝酸水溶液的质量浓度优选为40～68％，更优选为50～60％；所述过氧化氢优选为双氧水，所述双氧水的质量浓度优选为20～35％，更优选为25～30％。[0026]本发明对所述无铬钝化剂的制备方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的组合物制备的技术方案即可。在本发明中，所述无铬钝化剂的制备方法优选为将上述技术方案所述原料混合，更优选的包括以下步骤：[0027]将成膜剂溶于第一部分水，得到成膜剂溶液；[0028]将所述成膜剂溶液与促进剂混合，得到混合料液；[0029]在搅拌的条件下，向所述混合料液中加入剩余的水，得到钝化剂。[0030]在本发明中，所述第一部分水的体积与水的总体积之比优选为0.4～0.6:1，更优选为0.5:1。[0031]本发明对钝化处理的具体操作方法没有特殊要求，使用本领域熟知的钝化方法即可。在本发明的部分具体实施例中，可以将钝化剂和水配置成钝化液，将铝合金浸泡于钝化

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液中进行钝化；所述钝化液中钝化剂的质量百分比优选为1～5％，更优选为2～3％。[0032]在本发明中，钝化处理过程中成膜剂被吸附在铝合金表面，并且铝合金中存在的单质金属(Al、Ti、Cr等)或其氧化物与促进剂发生反应成多价金属形式，发生的主要反应如下：[0033]2Al+6H+→2Al3++3H2↑[0034]Al2O3+6H+→2Al3++3H2O[0035]Cr+6H+→Cr6++3H2↑[0036]CrO3+6H+→Cr6++3H2O[0037]Ti+4H+→Ti4++2H2↑[0038]TiO2+6H+→Ti4++2H2O。[0039]所述钝化处理完成后，本发明将所述钝化处理后的铝合金产品在碱性溶液中浸泡。本发明在进行所述浸泡前优选将铝合金产品表面的湿膜进行表干；所述表干的温度优选为室温，无需进行加热和降温；所述表干的时间优选为10～30min，更优选为15～25min。[0040]在本发明中，所述碱性溶液优选为氢氧化物溶液；所述氢氧化物优选为碱金属氢氧化物，更优选为氢氧化钾和/或氢氧化钠；所述碱性溶液的浓度优选为0.01～0.1g/L，更优选为0.03～0.08g/L。[0041]在本发明中，所述浸泡的温度优选为35～60℃，更优选为40～55℃；所述浸泡的时间优选为2～6h，更优选为3～5.h。[0042]所述浸泡后，本发明将所述浸泡后的铝合金产品干燥，在所述铝合金产品表面形成经黄色钝化膜。在本发明中，所述干燥的温度优选为100～130℃，更优选为110～120℃；所述干燥的时间为10～30min，更优选为15～20min。[0043]本发明通过使用碱液浸泡使钝化过程中产生的多价金属离子发生反应，反应过程如下：[0044]Al3++OH-→Al(OH)2++OH-→Al(OH)2++OH-→Al(OH)3+OH-→……→[Alx(HO)y]z+(三价铝在氢氧根条件下发生的无机高分子凝胶反应)[0045][Alx(HO)y]z++SiO32-→[Alx(HO)y]2(SiO3)z[0046]Cr6++OH-→Cr(OH)6→CrO3[0047]Ti4++OH-→Ti(OH)4→TiO2[0048]在碱性条件下，三价铝离子发生无机高分子凝胶反应，并与硅酸根形成络合物，附着在铝合金表面，可以有效地阻止腐蚀介质对基体金属的破坏，提高铝合金的的耐腐蚀性；同时铬离子和钛离子与氢氧根反应生成三氧化铬和二氧化钛等显色金属离子氧化物，使得到的钝化膜呈现金黄色，从而更加容易辨认是否成膜。[0049]下面结合实施例对本发明提供的使铝合金表面获得金黄色钝化膜的处理方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。[0050]实施例1[0051]将1.5g水玻璃和50g水混合，之后依次加入2.0g浓度为68％的硝酸、1.0g浓度为25％的H2O2，在搅拌的条件下，加入50g水，搅拌充分即可得用于铝及铝合金材表面处理的无铬钝化剂。[0052]对铝合金板材进行脱脂和二道水洗，水洗完成后使用上述钝化剂进行钝化，在钝

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化液中浸泡3min后将铝合金板材取出，常温下进行表干，表干后将铝合金在35℃、0.04g/L NaOH溶液中浸泡5h，取出后在110℃烘干15min即可获得金黄色钝化膜。[0053]按照国际标准ISO 3768-1976《金属覆盖层中性盐雾试验(NSS试验)》对钝化膜进行中性盐雾试验，试验结果见表1。[0054]实施例2[0055]将2.5g水玻璃与50g水混合，之后依次加入1.5g浓度为68％的硝酸、1.0g浓度为30％的H2O2，在搅拌的条件下，加入剩余的50g水，搅拌充分即可得用于铝及铝合金材表面处理的无铬钝化剂。[0056]对铝合金板材进行脱脂和二道水洗，水洗完成后使用上述钝化剂进行钝化，在钝化液中浸泡3min后将铝合金板材取出，常温下进行表干，表干后采用浸泡工艺，将铝合金在50℃、0.04g/L NaOH溶液中浸泡5h，浸泡完成后在110℃条件下干燥20min即可获得金黄色钝化膜。[0057]按照国际标准ISO 3768-1976《金属覆盖层中性盐雾试验(NSS试验)》对钝化膜进行中性盐雾试验，试验结果见表1。[0058]实施例3[0059]将3.5g纳米硅溶胶溶于50g水，待其溶解后依次加入0.5g浓度为36％的硝酸、1.0g浓度为26％的H2O2，在搅拌的条件下，加入剩余的50g水，搅拌充分即可得用于铝及铝合金材表面处理的无铬钝化剂。[0060]对铝合金板材进行脱脂和二道水洗，水洗完成后使用上述钝化剂进行钝化，在钝化液中浸泡3min后将铝合金板材取出，常温下进行表干，表干后采用浸泡工艺，将铝合金在50℃、0.04g/L NaOH溶液中浸泡2h，浸泡完成后在120℃20min烘干即可获得金黄色钝化膜。[0061]按照国际标准ISO 3768-1976《金属覆盖层中性盐雾试验(NSS试验)》对钝化膜进行中性盐雾试验，试验结果见表1。[0062]实施例4[0063]将1.5g纳米硅溶胶溶于50g水，待其溶解后依次加入2.0g浓度为68％的硝酸、1.0g浓度为30％的H2O2，在搅拌的条件下，加入余量水，搅拌充分即可得用于铝及铝合金材表面处理的无铬钝化剂。[0064]对铝合金板材进行脱脂和二道水洗，水洗完成后使用上述钝化剂进行钝化，在钝化液中浸泡3min后将铝合金板材取出，常温下进行表干，表干后采用浸泡工艺，将铝合金在50℃、0.04g/L NaOH溶液中反应6h，浸泡完成后在110℃条件下干燥15min即可获得金黄色钝化膜。[0065]按照国际标准ISO 3768-1976《金属覆盖层中性盐雾试验(NSS试验)》对钝化膜进行中性盐雾试验，试验结果见表1。[0066]实施例5[0067]将4.0g纳米硅溶胶溶于50g水，待其溶解后依次加入2.0g浓度为40％的硝酸、1.0g浓度为20％的H2O2，再搅拌的条件下，加入余量水，搅拌充分即可得用于铝及铝合金材表面处理的无铬钝化剂。[0068]对铝合金板材进行脱脂和二道水洗，水洗完成后使用上述钝化剂进行钝化，在钝化液中浸泡3min后将铝合金板材取出，常温下进行表干，表干后采用浸泡工艺，将铝合金在

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60℃、0.04g/L NaOH溶液中浸泡4h，浸泡完成后110℃烘干20min即可获得金黄色钝化膜。[0069]按照国际标准ISO 3768-1976《金属覆盖层中性盐雾试验(NSS试验)》对钝化膜进行中性盐雾试验，试验结果见表1。[0070]表1实施例1～5得到的钝化膜耐中性盐雾试验表征结果

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注：表1中10级表示无腐蚀缺陷；[0073]9级表示腐蚀缺陷面积小于等于0.1％。[0074]由以上实施例可知，本发明提供的使铝合金表面获得金黄色钝化膜的处理方法步骤简单，适用于现场操作，且钝化液成本低，不含重金属离子，钝化膜的固化温度低，在110℃条件下即可固化，能耗低，对生产线的固化能力要求低，且得到的钝化膜为金黄色，更加容易辨认是否成膜，形成的钝化膜层耐腐蚀性好，耐中性盐雾可以达到1000h以上，是一种能够代替铬酸盐处理的、更加环保的铝合金表面处理方法。[0075]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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