CN106245043A - 铝合金表面处理剂及其制备方法与用途 - Google Patents

铝合金表面处理剂及其制备方法与用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及铝合金表面处理剂及其制备方法与用途。它有45～55重量份植酸、15～20重量份柠檬酸、0.5～1重量份辛基酚聚氧乙烯醚、55～60重量份水；改进的它还有8～10重量份植酸钠、5～6重量份硫酸铈、1～1.5重量份过硫酸铵，其组方经济合理，对铝合金表面处理效果好，对人体没有危害，对环境没有污染；制备方法为混合搅拌法，该方法工艺简单，使用设备少；用途为：采用浸渍这种传统方法去除铝合金表面的油脂和暴露在空气中自然形成的氧化膜并在铝合金表面形成一层钝化膜，浸渍温度为25～30℃，浸渍时间30～60秒。本处理剂对于相关产品的质量和市场竞争力可起到较显著的提升作用。

Description

铝合金表面处理剂及其制备方法与用途
技术领域
本发明涉及一种铝合金表面处理剂，同时本发明还涉及一种所述的铝合金表面处理剂的制备方法与用途。
背景技术
铝合金工件使用前，往往经过清洗、钝化等前处理，然后表面喷涂相应涂料。
现有铝合金表面处理的技术流程为：脱脂→水洗→酸洗→水洗→中和→水洗→钝化→喷涂处理。
脱脂工艺通常采用碱性溶液，酸洗通常采用硫酸、盐酸等强酸。铝合金工件在涂装前常采用铬酸盐化学钝化法进行前处理，但铬酸盐处理中六价铬离子对人体具有致癌作用，处理不当会对环境造成严重的污染，因此铬酸盐钝化工艺受到极大的制约，欧盟国家及我国已限制其使用。近年来国内外对无铬钝化工艺进行了大量研究，开发了钴盐、硅酸盐、钼酸、钛酸盐、锆等多种钝化液处理体系，取得了一定的进展，但工艺的稳定性不足，漆膜附着力与使用铬酸盐化学钝化尚有差距。而且，现有的铝合金前处理工序较为复杂，需经过脱脂、酸洗、钝化及若干个清洗步骤；且酸洗所用的硫酸、盐酸等强酸及钝化中使用的六价铬对环境影响较大，需要配合相应的污水处理设备，这些都会提升铝合金工件的生产成本，降低产品的市场竞争力。因此，市场需要一种操作简便、不涉及强酸强碱、六价铬离子的铝合金工件表面处理剂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种铝合金表面处理剂，其组方经济合理，对铝合金表面处理效果好，对人体没有危害，对环境没有污染；同时还提供了一种该铝合金表面处理剂的制备方法，该方法工艺简单，使用设备少；同时也给出了该铝合金表面处理剂的用途。
为解决上述技术问题，本发明提供了铝合金表面处理剂，它包括如下组分：
该铝合金表面处理剂的制备方法为：将0.5～1重量份的辛基酚聚氧乙烯醚加入55～60重量份的水中溶解，再依次加入30～50重量份植酸，15～20重量份柠檬酸，0.5～1重量份辛基酚聚氧乙烯醚，充分搅拌均匀后即可制得所述的铝合金表面处理剂。
该铝合金表面处理剂的用途为：采用浸渍这种传统方法去除铝合金工件表面的油脂和暴露在空气中自然形成的氧化膜并在铝合金工件表面形成一层钝化膜，浸渍温度为25～30℃，浸渍时间30～60秒。
为简单说明问题起见，以下将本发明所述铝合金表面处理剂简称为本处理剂。
植酸是本处理剂的主要成分，起到清洗和钝化铝合金工件表面的作用。用植酸配制的金属清洁剂，稳定性好，并可以减少金属表面的腐蚀。由于植酸与多价阳离子的高亲合势能，因此植酸可与铝合金工件表面多种合金元素形成的化合物发生反应，将铝合金工件表面油脂剥离，并将铝合金工件表面自然形成的薄且不完整的氧化膜去除，从而对铝合金工件表面起到清洗作用。同时，由于植酸对阳离子高亲合势能，又使得植酸与铝合金工件表面发生络合反应，形成络合物，起到了钝化铝合金工件表面的作用。
柠檬酸是本处理剂的又一主要成分，起到增强清洗和钝化铝表面作用。柠檬酸是一种较强的有机酸，采用柠檬酸作助洗剂，可改善清洗的性能，防止污染物重新附着。同时，柠檬酸可以迅速沉淀金属离子，在铝合金工件表面形成钝化膜，增强了处理剂对铝合金工件表面的钝化作用。
辛基酚聚氧乙烯醚为本处理剂中的润湿剂，增强处理剂的渗透能力。
根据所述的本处理剂的用途，使用本处理剂采用浸渍这种传统方法对铝合金工件进行清洗钝化处理后，可在铝合金工件表面形成一层钝化膜，使铝合金工件具有良好的耐腐蚀性。它简化了常规铝合金工件前处理的工艺步骤，不含六价铬，且清洗和钝化效果优于传统工艺，大大降低了铝合金工件前处理的生产成本，提高相关产品的质量和市场竞争力。因此，本处理剂组方经济，实用，清洗钝化效果好，对人体没有危害，对环境没有污染。
作为本发明的改进，本处理剂的组分还包括：
植酸钠 8～10重量份
硫酸铈 5～6重量份
过硫酸铵 1～1.5重量份
本处理剂的制备方法为：还包括在制得的所述铝合金表面处理剂中依次加入8～10重量份植酸钠，5～6重量份硫酸铈，1～1.5重量份过硫酸铵，并搅拌均匀。
植酸钠为本处理剂的功能性添加剂，主要起调节处理剂pH值和络合能力的作用。
硫酸铈是本处理剂的功能添加剂，添加后能够促进铝合金表面形成稀土氧化膜，提高氧化膜的耐腐蚀性能。
过硫酸铵是本处理剂的功能添加剂，过硫酸铵具有氧化性，在本处理剂中起到促进铝合金工件表面形成氧化膜的作用。
根据所述的本处理剂的用途，使用本处理剂采用浸渍这种传统方法对铝合金工件进行清洗钝化处理后，可在铝合金工件表面形成钝化膜，基于上述功能性添加剂加入本处理剂中，使得本处理剂的清洗钝化效果进一步提高。
综上所述，本处理剂其组方经济、合理，不含六价铬离子，清洗钝化效果好，对人体没有危害，对环境没有污染；本处理剂的制备方法，其工艺简单，使用设备少；本处理剂的用途广泛，适应性强，工业化使用简便易行，没有障碍，便于推广和实施。在国内开创了对铝合金清洗钝化二合一处理及无铬钝化的先河，对于相关产品的质量和市场竞争力可起到较显著的提升作用。
经验证，本处理剂易于存储，只需保存在通风阴凉干燥处、5℃以上、避免日光直晒即可。
该处理剂的部分物理化学性质为：
外观:透明均匀略呈淡黄色
粘度:(25℃)300～500mPa·s
pH值:2.5～3.0
本处理剂中的植酸、柠檬酸、辛基酚聚氧乙烯醚、植酸钠、硫酸铈、过硫酸铵均为市售品。
具体信息如下：
具体实施方式
以下通过下面给出的实施例可以进一步清楚地了解本发明。但它们不是对本发明的限定。
实施例一：
将0.5重量份的辛基酚聚氧乙烯醚加入55重量份的水中溶解，再依次加入30重量份植酸，15重量份柠檬酸，0.5重量份辛基酚聚氧乙烯醚，充分搅拌均匀后即可制得所述的铝合金表面处理剂，然后在制得的所述铝合金表面处理剂中依次加入8重量份的植酸钠，5重量份的硫酸铈，1重量份的过硫酸铵，并搅拌均匀。
采用浸渍这种传统方法去除铝合金表面的油脂和暴露在空气中自然形成的氧化膜并在铝合金表面形成一层钝化膜，浸渍温度为25℃，浸渍时间30秒。
用本处理剂对铝板清洗钝化处理后，进行氟碳喷涂，任取其中的五个作为实验试样，并分别编号为1—5号。采用上海林频实验设备有限公司生产的盐雾试验箱，并根据GB/T10125—1997《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》国家标准，对所述铝板进行盐雾实验。盐雾腐蚀试验的结果见表1，表1中的时间为所述铝出现腐蚀的时间。
表1
实验铝板编号 1 2 3 4 5
出现腐蚀的时间(小时) 4100 4130 4093 4103 4129
从表1中可以看出，盐雾试验结果均大于4000小时，完全满足GB/T23443-2009《建筑装饰用铝单板》的加速耐候性能中4000小时的要求。
实施例二：
将0.75重量份的辛基酚聚氧乙烯醚加入57.5重量份的水中溶解，再依次加入40重量份植酸，17.5重量份柠檬酸，0.75重量份辛基酚聚氧乙烯醚，充分搅拌均匀后即可制得所述的铝合金表面处理剂，然后在制得的所述铝合金表面处理剂中依次加入9重量份的植酸钠，5.5重量份的硫酸铈，1.25重量份的过硫酸铵，并搅拌均匀。
采用浸渍这种传统方法去除铝合金表面的油脂和暴露在空气中自然形成的氧化膜并在铝合金表面形成一层钝化膜，浸渍温度为27.5℃，浸渍时间45秒。
本处理剂对铝板进行清洗钝化处理后，进行羟基醇酸树脂漆喷涂之后，对铝板采用60℃热水煮8小时，晾干后进行附着力测试，任取其中的五个作为实验试样，并分别编号为6—10号。采用天津材料试验机厂生产的QFZ漆膜附着力试验仪，并根据GB/T9286－1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》，对附着力进行考察，划格间距为2mm，结果见表2。
表2
实验试样编号 6 7 8 9 10
附着力等级 0 0 0 0 0
一般地，划格试验的结果分为0～5级，0级为完好无损，对于一般用途，1～3级也是令人满意的。从表2中可以看出，附着力等级均为0级，漆膜附着力完全满足要求。
实施例三：
将1重量份的辛基酚聚氧乙烯醚加入60重量份的水中溶解，再依次加入50重量份植酸，20重量份柠檬酸，1重量份辛基酚聚氧乙烯醚，充分搅拌均匀后即可制得所述的铝合金表面处理剂，然后在制得的所述铝合金表面处理剂中依次加入10重量份的植酸钠，6重量份的硫酸铈，1.5重量份的过硫酸铵，并搅拌均匀。
采用浸渍这种传统方法去除铝合金表面的油脂和暴露在空气中自然形成的氧化膜并在铝合金表面形成一层钝化膜，浸渍温度为30℃，浸渍时间60秒。

Claims (5)

1.铝合金表面处理剂，其特征在于：它包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的铝合金表面处理剂，其特征在于：它的组分还包括：
植酸钠 8～10重量份
硫酸铈 5～6重量份
过硫酸铵 1～1.5重量份。
3.根据权利要求1所述的铝合金表面处理剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将0.5～1重量份的辛基酚聚氧乙烯醚加入55～60重量份的水中溶解，再依次加入30～50重量份植酸，15～20重量份柠檬酸，0.5～1重量份辛基酚聚氧乙烯醚，充分搅拌均匀后即可制得所述的铝合金表面处理剂。
4.根据权利要求3所述的铝合金表面处理剂的制备方法，其特征在于：步骤还包括：在制得的所述铝合金表面处理剂中依次加入8～10重量份的植酸钠，5～6重量份的硫酸铈，1～1.5重量份的过硫酸铵，并搅拌均匀。
5.根据权利要求1或2所述的铝合金表面处理剂的用途，其特征在于：采用浸渍这种传统方法去除铝合金表面的油脂和暴露在空气中自然形成的氧化膜并在铝合金表面形成一层钝化膜，浸渍温度为25～30℃，浸渍时间30～60秒。
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