CN102703891A - 用于铝合金表面处理的稀土改性的铝合金无铬钝化剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保型铝合金表面处理剂，具体是涉及一种用于铝合金表面处理的稀土改性的铝合金无铬钝化剂。在钝化剂成膜及稀土改性机理的基础上，通过钝化剂及其它成膜助剂等主要成份筛选和复配，研究出以非铬酸盐为主要成膜剂的稀土改性的铝合金无铬钝化剂。具有无毒、无害、无污染、操作简单、原料来源广泛、价格低、清洁生产等特点。
Description
技术领域
本发明公开了一种环保型铝合金表面处理剂，具体是涉及一种用于铝合金表面处理的稀土改性的铝合金无铬钝化剂。
背景技术
铝合金在普通大气条件下由于其表面形成的一层自然钝化物膜使铝合金具有很好的耐蚀性能。随着现代工业的发展，大气污染程度的日益严重，在较高湿度环境下，侵蚀性盐离子、腐蚀性气氛SO2以及氮的氧化物NOX之间的交互作用对铝合金造成的腐蚀是不容忽视的，铝合金常常出现点蚀等局部腐蚀，在应力作用下，容易引发腐蚀疲劳，导致材料的破坏，如何采取有效的表面处理措施抑制铝合金的腐蚀成为业内科技工作者面临的重要问题。
在众多的表面处理措施中，六价铬酸盐处理技术已经很成熟，应用广泛，但铬酸盐转化处理液含有对人体及环境极为有害的六价铬，不仅处理过程中会产生污染，而且转化膜中的六价铬还将导致被处理产品在日后使用及废弃时对环境造成二次污染，因此随着人们环保意识和对六价铬离子毒害性的认识的提高，可以预见六价铬化学转化处理技术的使用越来越受到严格限制。在此背景下，研究开发环境友好型化学转化处理技术以替代传统的铬酸盐处理的新工艺就成为业内的热点和重点。
稀土元素是指镧系等17种元素，简称稀土(RE或R)。这些元素由于原子结构特殊，加之化学性质十分活泼，能与其它元素组成品类繁多、功能***、用途各异的新型材料，被称为“现代工业的维生素”和神奇的“新材料宝库”，已广泛应用于冶金、机械、石油、化工、玻璃、陶瓷等传统产业领域。在金属表面处理领域，稀土盐也由于其独特的性能而成为业内研究中的一个热点。
目前，国内外就稀土对金属表面处理的研究主要集中在金属表面稀土转化膜成膜工艺方面，至今已开发出单一的稀土溶液浸泡法、含强氧化剂以及其它添加剂的浸泡、波美层处理等方法。在稀土金属盐中，铈盐和镧盐由于比较常见，对环境危害不大因而成为是稀土盐转化的主要研究对象。
一般认为，稀土表面转化膜形成工艺不同，膜的形成机理也不一样。就稀土盐浸泡工艺而言，目前普遍认同的由Hinton等提出著名阴极成膜机理：当稀土盐溶液作用于金属表面时，金属表面局部微区形成腐蚀微电池，微电池的微阳极发生金属的溶解，微阴极发生O的还原使微阴极区OH-浓度增大。界面局部pH值上升而趋于碱性，使得稀土离子形成不溶性氢氧化物附着于金属表面；就加强氧化剂工艺而言，钢板表面转化膜成膜的机理与阴极成膜机理相似，不过微阴极区除了02的还原反应外，还有强氧化剂参加还原反应，从而使成膜速率加快。也有学者认为加强氧化剂工艺中，溶液中的02并不参加还原反应，只有强氧化剂参加还原反应。
金属表面上生成的这些稀土转化膜，覆盖了阴极反应活性部位，阻碍了氧气和电子在金属表面和溶液之间的转移和传递，也就是说，阴极还原反应被稀土转化膜有效地抑制，而这一反应是腐蚀过程中的控制步骤。阴极反应受阻，从而导致了金属表面腐蚀的降低，提高了耐蚀性能。
人们在进一步的研究中又发现，在实际应用中生成的稀土转化膜主要由稀土化合物的固体颗粒沉积而成，膜质不均匀，并且当膜达到一定厚度就变得蓬松，导致其防腐能力下降，附着力不强，这就极大地限制了稀土处理在工业中的广泛应用。所以必须改进稀土钝化工艺，利用稀土盐与钝化剂协同作用就是其中一个新型的处理工艺。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种环保型的用于铝合金表面处理的稀土改性的铝合金无铬钝化剂。
本发明采用的技术方案如下：
用于铝合金表面处理的稀土改性的铝合金无铬钝化剂，其特征在于，由如下重量配比的原料组成：
优选地是，钝化剂为过硫酸铵(NH4)2S2O8，辅助钝化剂为20％氟锆酸(H2ZrF6)溶液(体积百分含量)，润湿剂为十二烷基苯磺酸钠，稀土添加剂为氯化铈、氯化镧、硝酸铈、硝酸镧中的一种或几种，pH调节剂为25％氨水溶液(体积百分含量)。
较为完善的是，铝合金无铬钝化剂的pH值为3.5～3.9，铝合金无铬钝化剂的处理温度为50～60℃。
本发明用于铝合金表面处理的稀土改性的铝合金无铬钝化剂，在钝化剂成膜及稀土改性机理的基础上，通过钝化剂及其它成膜助剂等主要成份筛选和复配，研究出以非铬酸盐为主要成膜剂的稀土改性的铝合金无铬钝化剂。具有无毒、无害、无污染、操作简单、原料来源广泛、价格低、清洁生产等特点。
与现有技术相比，本发明的有益效果表现在：
1、采用稀土改性的铝合金无铬钝化剂，成分简单，不含铬酸盐等有毒有害成分，对环境友好，无污染。
2、铝合金无铬钝化剂易于控制，施工方便，处理效果好，适用于规模化工业生产。
铝合金无铬钝化剂的制备方法，在水中依次按比例加入钝化剂、辅助钝化剂、润湿剂及稀土添加剂，充分搅拌使其溶解，用pH调节剂调节pH值至3.5～3.9。
铝合金无铬钝化剂，无需复杂的制备工艺，仅通过简单的复配混合即可，大大地提高了生产的效率，安全环保，不含有毒有害成分。
铝合金无铬钝化剂的使用方法，依次包括铝合金工件脱脂清洗、水洗、钝化剂钝化、水洗、纯水洗和自然干燥工序；脱脂清洗采用碱性脱脂剂，处理时间及处理温度以铝合金表面油脂脱除干净，表面水膜连续不破裂为准。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
用于铝合金表面处理的稀土改性的铝合金无铬钝化剂，以1L计，由如下重量的原料组成：
具体的制备方法如下：
在900g水中依次加入各物料，充分搅拌使其溶解，用25％氨水溶液调节pH值至3.5～3.6，再通过补加水至1L。
在使用时，铝合金工件依次经过脱脂清洗、水洗、钝化剂钝化(处理温度优选为50～60℃)、水洗、纯水洗和自然干燥工序。
其中，脱脂清洗采用碱性脱脂剂，处理时间及处理温度以铝合金表面油脂脱除干净，表面水膜连续不破裂为准。
实施例2
用于铝合金表面处理的稀土改性的铝合金无铬钝化剂，以2L计，由如下重量的原料组成：
具体的制备方法如下：
在1880g水中依次加入各物料，充分搅拌使其溶解，用25％氨水溶液调节pH值至3.6～3.8，再通过补加水至2L。
实施例3
用于铝合金表面处理的稀土改性的铝合金无铬钝化剂，以1L计，由如下重量的原料组成：
具体的制备方法如下：
在950g水中依次加入各物料，充分搅拌使其溶解，用25％氨水溶液调节pH值至3.8～3.9，再通过补加水至1L。
实施例4
用于铝合金表面处理的稀土改性的铝合金无铬钝化剂，以1L计，由如下重量的原料组成：
具体的制备方法如下：
在960g水中依次加入各物料，充分搅拌使其溶解，用25％氨水溶液调节pH值至3.7～3.9，再通过补加水至1L。
实施例5
用于铝合金表面处理的稀土改性的铝合金无铬钝化剂，以5L计，由如下重量的原料组成：
具体的制备方法如下：
在4750g水中依次加入各物料，充分搅拌使其溶解，用25％氨水溶液调节pH值至3.5～3.7，再通过补加水至5L。
实施例6
用于铝合金表面处理的稀土改性的铝合金无铬钝化剂，以3L计，由如下重量的原料组成：
具体的制备方法如下：
在2895g水中依次加入各物料，充分搅拌使其溶解，用25％氨水溶液调节pH值至3.6～3.7，再通过补加水至3L。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.用于铝合金表面处理的稀土改性的铝合金无铬钝化剂，其特征在于，由如下重量配比的原料组成：
2.根据权利要求1所述的用于铝合金表面处理的稀土改性的铝合金无铬钝化剂，其特征在于，所述钝化剂为过硫酸铵。
3.根据权利要求1所述的用于铝合金表面处理的稀土改性的铝合金无铬钝化剂，其特征在于，所述辅助钝化剂为20％氟锆酸溶液。
4.根据权利要求1所述的用于铝合金表面处理的稀土改性的铝合金无铬钝化剂，其特征在于，所述润湿剂为十二烷基苯磺酸钠。
5.根据权利要求1所述的用于铝合金表面处理的稀土改性的铝合金无铬钝化剂，其特征在于，所述稀土添加剂为氯化铈、氯化镧、硝酸铈、硝酸镧中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的用于铝合金表面处理的稀土改性的铝合金无铬钝化剂，其特征在于，所述pH调节剂为25％氨水溶液。
7.根据权利要求1～6任一项所述的用于铝合金表面处理的稀土改性的铝合金无铬钝化剂，其特征在于，铝合金无铬钝化剂的pH值为3.5～3.9。
8.根据权利要求1～6任一项所述的用于铝合金表面处理的稀土改性的铝合金无铬钝化剂，其特征在于，铝合金无铬钝化剂的处理温度为50～60℃。
9.权利要求1～8任一项所述的用于铝合金表面处理的稀土改性的铝合金无铬钝化剂的制备方法，其特征在于，在水中依次按比例加入钝化剂、辅助钝化剂、润湿剂及稀土添加剂，充分搅拌使其溶解，用pH调节剂调节pH值至3.5～3.9。
10.权利要求1～8任一项所述的用于铝合金表面处理的稀土改性的铝合金无铬钝化剂的使用方法，其特征在于，依次包括铝合金工件脱脂清洗、水洗、钝化剂钝化、水洗、纯水洗和自然干燥工序；脱脂清洗采用碱性脱脂剂，处理时间及处理温度以铝合金表面油脂脱除干净，表面水膜连续不破裂为准。
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