CN109402618A - 环保铝及铝合金表面处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种环保铝及铝合金表面处理方法、所述方法包括以下步骤：对铝或铝合金进行脱脂处理：将铝或铝合金在脱脂液中浸泡一段时间。水洗处理：用清水将从脱脂液中拿出的铝或铝合冲洗干净。酸洗处理：将铝或铝合金在酸洗液中浸泡一段时间，其中酸洗液的PH值为0.1至4,所述酸洗液的如下组分：双氧水、氟化氢铵、氢氟酸和水。水洗处理：用清水将从酸洗液中拿出的铝或铝合冲洗干净。钝化处理：将铝或铝合金在钝化液中浸泡一段时间。水洗处理：用清水将从脱脂液中拿出的铝或铝合冲洗干净。干燥处理。该方法工序简便、处理效率高、处理成本低、大大降低了对环境的污染。

Description

环保铝及铝合金表面处理方法
技术领域
本发明涉及金属表面处理领域，特别是涉及一种环保铝及铝合金表面处理方法。
背景技术
铝合金密度低、强度高、可塑性好可以被加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗腐蚀性，是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入，目前铝合金是应用最多的合金。
为了提高市场上的铝及铝合金的抗腐蚀性，提高铝及铝合金产品的使用寿命，往往需要对铝及铝合金的表面进行处理。对铝及铝合金的表面进行处理的方法有很多，有物理方法、化学方法、综合法等。在传统的化学方法中，需要对铝及铝合金进行脱脂、碱蚀、酸洗、钝化、水洗等处理工艺。但是在碱蚀过程中需要用到高浓度的氢氧化钠，然而高浓度的氢氧化钠容易对铝及铝合金腐蚀过度影响产品的良率。并且，酸洗过程中往往会用到高浓度的硝酸，然而高浓度的硝酸会产生大量的一氧化氮、二氧化氮等污染气体，对环境造成污染。
发明内容
基于此，有必要提供一种环保铝及铝合金表面处理方法。
一种环保铝及铝合金表面处理方法，所述方法包括以下步骤：
对铝或铝合金进行脱脂处理：将铝或铝合金在脱脂液中浸泡一段时间。
对铝或铝合金进行水洗处理：用清水冲洗经过脱脂液浸泡的铝或铝合金，将粘附在铝或铝合金表面的脱脂液冲洗干净；
对铝或铝合金进行酸洗处理：将铝或铝合金在酸洗液中浸泡一段时间，其中所述酸洗液的PH值为0.1至4，所述酸洗液的如下组分：双氧水、氟化氢铵、氢氟酸和水。
对铝或铝合金进行水洗处理：用清水冲洗经过酸洗液浸泡的铝或铝合金，将粘附在铝或铝合金表面的酸洗液冲洗干净；
对铝或铝合金进行钝化处理：将铝或铝合金在钝化液中浸泡一段时间。
对铝或铝合金进行水洗处理：用清水冲洗经过钝化液浸泡的铝或铝合金，将粘附在铝或铝合金表面的钝化液冲洗干净；
对铝或铝合金进行干燥处理。
在其中一个实施例中，在所述脱脂处理之前还包括打磨处理：对铝或铝合金的表面进行打磨抛光处理。
在其中一个实施例中，所述脱脂液包括如下质量份的各组分：乙二胺四乙酸四钠1份至20份、烷基酚聚氧乙烯(10)醚0.1份至10份及水90份至100份。
在其中一个实施例中，将铝或铝合金在脱脂液中浸泡1至10分钟，所述脱脂液的温度为30至80摄氏度。
在其中一个实施例中，所述酸洗液包括如下质量份的各组分：双氧水10份至50份、氟化氢铵10份至50份及氢氟酸1份至10份及水20至30份。
在其中一个实施例中，将铝或铝合金在酸洗液中浸泡1至10分钟，所述酸洗液的温度为10至20摄氏度。
在其中一个实施例中，所述钝化液包括如下质量份的各组分：，所述钝化液包括如下质量份的各组分：酒石酸钾钠3份至4份、硝酸钠3份至5份、硝酸铬12份至16份、硫酸0.7份至0.9份、氟硅酸钠1.8份至2.2份、盐酸0.5份至0.8份、氯化钴1.8份至2.3份及水80份至100份。
在其中一个实施例中，将铝或铝合金在钝化液中浸泡0.5至3分钟，所述钝化液的温度为20至50摄氏度。
在其中一个实施例中，所述干燥处理：将铝或铝合金放置于温度为80至100摄氏度的环境下。
在其中一个实施例中，所述干燥处理：将铝或铝合金放置于烤箱中。
上述环保铝及铝合金表面处理方法，通过对铝及铝合金表面依次进行脱脂处理、水洗处理、酸洗处理、水洗处理、钝化处理、水洗处理以及干燥处理。该方法对铝及铝合金表面处理的工序不涉及碱洗，避免了在碱洗过程中，高浓度的氢氧化钠对铝及铝合金表面腐蚀过度，以提高铝及铝合金的良率。另外的，该方法对铝及铝合金表面处理的酸洗工序用到的酸洗液中不涉及高浓度的硝酸，避免了在对铝及铝合金表面处理过程中，产生一氧化氮、二氧化氮等有害气体，该方法对铝及铝合金表面处理的工序简便、处理效率高、处理成本低、大大降低了对环境的污染。
附图说明
图1为一个实施例中环保铝及铝合金表面处理方法的流程示意图；
图2为另一个实施例中环保铝及铝合金表面处理方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了改善市场上铝及铝合金表面处理的方法，以提高铝及铝合金表面处理的方法对环境的友好度，请参阅图1，其为一个实施例中所提供的一种环保铝及铝合金表面处理方法，在该环保铝及铝合金表面处理方法中包括以下步骤：
步骤101：对铝或铝合金进行脱脂处理，具体的，将铝或铝合金在脱脂液中浸泡一段时间。
需要说明的是，在铝或铝合金生产、存放过程中铝或铝合金的表面会附着油脂，尤其是，在铝或铝合金生产工序中，对铝或铝合金材料进行挤压、氧化、深加工等多道工序中都会使用一些润滑剂、抛光膏等油脂性物质。另外，在铝或铝合金轧制过程中使用的油不纯净、轧制完成后清洗不干净、退火的工艺选择不当时都会使得铝或铝合金的表面会附着油脂。附着在铝或铝合金表面的油脂会影响对铝或铝合金的表面进行处理的效果，影响铝或铝合金的表面产生的镀覆层与铝或铝合金基体的有效结合。因此，在对铝或铝合金进行脱脂处理前将铝或铝合金在脱脂液中浸泡一段时间，用于去除掉铝或铝合金的表面附着的油脂。为对后期铝或铝合金表面的处理作准备。
步骤103：对铝或铝合金进行水洗处理，具体的，用清水冲洗经过脱脂液浸泡的铝或铝合金、将粘附在铝或铝合金表面的脱脂液冲洗干净。
需要说明的是，对铝或铝合金进行脱脂处理后，铝或铝合金表面会粘附有脱脂液。一方面，粘附在铝或铝合金表面的脱脂液会过度的与铝或铝合金进行化学反应以至于对铝或铝合金造成损伤。另一方面，粘附在铝或铝合金表面的脱脂液可能会与对铝或铝合金进行酸洗处理中的酸洗液发生化学反应，影响酸洗液的酸洗效果，并且对酸洗液造成污染。因此，在对铝或铝合金进行酸洗处理前将铝或铝合金用清水冲洗干净，用于去除掉铝或铝合金的表面附着的脱脂液。为对后期铝或铝合金表面的酸洗处理作准备。
步骤105：对铝或铝合金进行酸洗处理，具体的，将铝或铝合金在酸洗液中浸泡一段时间，其中所述酸洗液的PH值为0.1至4。
需要说明的是，铝属于活泼的金属，放置在外界中的铝或铝合金非常容易与空气中的氧气发生氧化反应，氧化反应会产生三氧化二铝。在现实生活中，干燥的空气中铝的表面会迅速的生成一层致密的氧化膜，该氧化膜的化学性质不活跃，将铝或铝合金包裹起来，防止铝或铝合金与外界接触。在上述环保铝及铝合金表面处理方法中，该氧化膜也会影响到钝化液对铝或铝合金的处理。因此，在对铝或铝合金进行钝化处理之前需要对铝或铝合金在酸洗液中浸泡一段时间。特别地，其中所述酸洗液的PH值为0.1至4。用于去除铝或铝合金的表面附着的致密的氧化膜。
步骤107：对铝或铝合金进行水洗处理，具体的，用清水冲洗经过酸洗液浸泡的铝或铝合金、将粘附在铝或铝合金表面的酸洗液冲洗干净。
需要说明的是，对铝或铝合金进行酸洗处理后，铝或铝合金表面会粘附有酸洗液。一方面，粘附在铝或铝合金表面的脱脂液会过度的与铝或铝合金进行化学反应以至于对铝或铝合金造成损伤。另一方面，粘附在铝或铝合金表面的酸洗液可能会与对铝或铝合金进行钝化处理中的钝化液发生化学反应，影响钝化液的钝化效果，并且对钝化液造成污染。因此，在对铝或铝合金进行钝化处理前将铝或铝合金用清水冲洗干净，用于去除掉铝或铝合金的表面附着的酸洗液。为对后期铝或铝合金表面的钝化处理作准备。
步骤109：对铝或铝合金进行钝化处理，具体的，将铝或铝合金在钝化液中浸泡一段时间。
需要说明的是，铝属于活泼的金属，放置在外界中的铝或铝合金非常容易与空气中的氧气发生氧化反应，氧化反应会产生三氧化二铝。在现实生活中，干燥的空气中铝的表面会迅速的生成一层致密的氧化膜，该氧化膜的化学性质相对不活跃。但是，在铝或铝合金长期的使用过程中，三氧化二铝构成的氧化膜对铝或铝合金的保护效果不好，铝或铝合金还是会被腐蚀消耗。为了延长铝或铝合金的使用寿命，需要对铝或铝合金的表面进行钝化处理，生成保护效果更好的保护膜，以提高铝或铝合金的抗腐蚀性和使用寿命。因此，在对铝或铝合金进行酸洗处理后将铝或铝合金在钝化液中浸泡一段时间，在铝或铝合金的表面形成一层抗腐蚀能力优越的金属膜层。以提高铝或铝合金的抗腐蚀性和使用寿命。
步骤111：对铝或铝合金进行水洗处理，具体的，用清水冲洗经过钝化液浸泡的铝或铝合金、将粘附在铝或铝合金表面的钝化液冲洗干净。
需要说明的是，对铝或铝合金进行钝化处理后，铝或铝合金表面会粘附有钝化液。粘附在铝或铝合金表面的钝化液会过度的与铝或铝合金进行化学反应以至于对铝或铝合金基体造成损伤。因此，在对铝或铝合金进行钝化处理后将铝或铝合金用清水冲洗干净，用于去除掉铝或铝合金的表面附着的钝化液。
步骤113：对铝或铝合金进行干燥处理。
需要说明的是，对铝或铝合金进行水洗处理后，铝或铝合金的表面会粘附有水滴，粘附在铝或铝合金的表面的水滴会浸透在钝化处理过程铝或铝合金表面生成的氧化膜，与空气中的其他气体结合与氧化膜发生化学反应，降低氧化膜的抗腐蚀性。因此，在对铝或铝合金进行水洗处理后需要对铝或铝合金进行干燥处理，用于去除掉铝或铝合金的表面附着的水滴。有利于在钝化处理过程铝合金表面生成的氧化膜干燥***，变为更加致密的氧化膜。
上述环保铝及铝合金表面处理方法，通过对铝及铝合金表面依次进行脱脂处理、水洗处理、酸洗处理、水洗处理、钝化处理、水洗处理以及干燥处理。该方法对铝及铝合金表面处理的工序不涉及碱洗，避免了在碱洗过程中，高浓度的氢氧化钠对铝及铝合金表面腐蚀过度，以提高铝及铝合金的良率。另外的，该方法对铝及铝合金表面处理的酸洗工序用到的酸洗液中不涉及高浓度的硝酸，避免了在对铝及铝合金表面处理过程中，产生一氧化氮、二氧化氮等有害气体，该方法对铝及铝合金表面处理的工序简便、处理效率高、处理成本低、大大降低了对环境的污染。
为了提高上述环保铝及铝合金表面处理方法对铝及铝合金表面的处理效果，在其中一个实施例中，请参阅图2，在所述脱脂处理之前还包括：
步骤100：打磨处理：对铝或铝合金的表面进行打磨抛光处理。
需要说明的是，一方面，铝属于活泼的金属，放置在外界中的铝或铝合金非常容易与空气中的氧气发生氧化反应，氧化反应会产生三氧化二铝。在现实生活中，干燥的空气中铝的表面会迅速的生成一层致密的氧化膜，该氧化膜的化学性质相对不活跃。会影响上述环保铝及铝合金表面处理方法对铝及铝合金表面的处理效果。另一方面，铝及铝合金在使用或者放置过程中其表面会不可避免的粘附有尘土、油漆等其他固体污渍。这些固体污渍也会影响上述环保铝及铝合金表面处理方法对铝及铝合金表面的处理效果。如此，对在所述脱脂处理之前对铝或铝合金的表面进行打磨抛光处理，以去除掉铝及铝合金表面的氧化膜和固体污渍。提高了上述环保铝及铝合金表面处理方法对铝及铝合金表面的处理效果。
为了提高对铝或铝合金表面的脱脂效果，在其中一个实施例中，所述脱脂液包括如下质量份的各组分：乙二胺四乙酸四钠1份至20份、烷基酚聚氧乙烯(10)醚0.1份至10份、水80至100份。在另外一个实施例中，所述脱脂液包括如下质量份的各组分：乙二胺四乙酸四钠3份至10份、烷基酚聚氧乙烯(10)醚1份至5份、水90至100份。在其他实施例中，所述脱脂液包括如下质量份的各组分：乙二胺四乙酸四钠5份、烷基酚聚氧乙烯(10)醚2份、水97份。进一步地，为了对铝或铝合金表面的油脂进行充分的清洗，在本实施例中，将铝或铝合金在脱脂液中浸泡1至10分钟，所述脱脂液的温度为30至80摄氏度。在其他实施例中，将铝或铝合金在脱脂液中浸泡4至6分钟，所述脱脂液的温度为60至70摄氏度。在另外的实施例中，将铝或铝合金在脱脂液中浸泡5分钟，所述脱脂液的温度为65摄氏度。需要说明的是，烷基酚聚氧乙烯（10）醚又称OP-10是一种聚氧乙烯型非离子表面活性剂，其分子一端为亲水基，另一端为亲油基。工件浸入脱脂液中时，烷基酚聚氧乙烯（10）醚分子在脱脂液中自由移动，烷基酚聚氧乙烯（10）醚分子的亲油基润湿渗透工件表面的油脂或矿物油，并对工件表面的油脂或矿物油进行分散乳化，使油脂或矿物油分散成为小分子或分子团，烷基酚聚氧乙烯（10）醚分子裹挟这些小分子或分子团离开工件表面，达到除去覆盖在工件表面上油脂或矿物油的目的，使后续反应得以进行。乙二胺四乙酸四钠溶于水后电离生成乙二胺四乙酸根离子和钠离子，二胺四乙酸根离子可与油脂或矿物油发生水解反应，使油脂或矿物油分子链断裂，生成溶于水的醇类和羧酸物质，到达去脂降污的作用。如此，铝或铝合金在脱脂液中得到充分的清洗，铝或铝合金表面的油脂被充分清洗干净，大大改善了脱脂液对铝或铝合金表面的脱脂效果。
为了提高对铝或铝合金表面的酸洗效果，降低对铝或铝合金表面进行酸洗过程时对环境的影响，在其中一个实施例中，所述酸洗液包括如下质量份的各组分：双氧水10份至50份、氟化氢铵10份至50份及氢氟酸1份至10份、水20至30份。在另外一个实施例中，所述酸洗液包括如下质量份的各组分：双氧水30份至50份、氟化氢铵20份至30份及氢氟酸1份至5份、水25至30份。在其他实施例中，所述酸洗液包括如下质量份的各组分：双氧水45份、氟化氢铵25份及氢氟酸2、水28份。需要说明的是，所述双氧水和所述氢氟酸的浓度均为百分之五十。进一步地，为了将铝或铝合金表面的氧化膜清洗干净，在本实施例中，将铝或铝合金在酸洗液中浸泡1至10分钟，所述酸洗液的温度为10至20摄氏度。在另外一个实施例中，将铝或铝合金在酸洗液中浸泡5至8分钟，所述酸洗液的温度为12至18摄氏度。在其他实施例中，将铝或铝合金在酸洗液中浸泡5分钟，所述酸洗液的温度为15摄氏度。如此，铝或铝合金在酸洗液中得到充分的清洗，铝或铝合金表面的氧化膜被充分去除干净，大大改善了酸洗液对铝或铝合金表面致密的氧化层的酸洗效果。另外，需要说明的是，在本实施例中，酸洗液的成分没有使用到高浓度的硝酸，避免了在清洗过程中带有一氧化氮、二氧化氮等有毒气体的产生，极大的降低了酸洗液对环境的污染。
为了提高对铝或铝合金表面的钝化效果，降低对铝或铝合金表面进行钝化过程时对环境的影响，在其中一个实施例中，所述钝化液包括如下质量份的各组分：酒石酸钾钠2份至5份、硝酸钠2份至8份、硝酸铬10份至18份、硫酸0.5份至1份、氟硅酸钠1.5份至2.5份、盐酸0.5份至1份、氯化钴1.5份至2.5份及水75份至100份。在另外一个实施例中，所述钝化液包括如下质量份的各组分：酒石酸钾钠3份至4份、硝酸钠3份至5份、硝酸铬12份至16份、硫酸0.7份至0.9份、氟硅酸钠1.8份至2.2份、盐酸0.5份至0.8份、氯化钴1.8份至2.3份及水80份至100份。在其他实施例中，所述钝化液包括如下质量份的各组分：酒石酸钾钠3.5份、硝酸钠4份、硝酸铬14份、硫酸0.8份、氟硅酸钠2份、盐酸0.6份、氯化钴2份及水93份。进一步地，为了将铝或铝合金表面的进行充分钝化，在本实施例中，将铝或铝合金在钝化液中浸泡0.5至3分钟，所述钝化液的温度为20至50摄氏度。在另外一个实施例中，将铝或铝合金在钝化液中浸泡0.5至5分钟，所述钝化液的温度为15至60摄氏度。在其他实施例中，将铝或铝合金在钝化液中浸泡0.5至2分钟，所述钝化液的温度为30至50摄氏度。如此，铝或铝合金在钝化液中得到充分的钝化处理，铝或铝合金表面会生成防腐蚀性能更优良的致密的氧化膜，大大改善了钝化液对铝或铝合金表面的钝化效果。
为了提高对铝或铝合金表面的干燥效果，提高铝或铝合金的抗腐蚀性，在其中一个实施例中，所述干燥处理：将铝或铝合金放置于温度为80至100摄氏度的环境下。在另外一个实施例中，所述干燥处理：将铝或铝合金放置于温度为85至95摄氏度的环境下。在其他实施例中，所述干燥处理：将铝或铝合金放置于温度为90摄氏度的环境下。为了方便对铝或铝合金所放置的干燥环境的温度进行调节，在其中一个实施例中，所述干燥处理：将铝或铝合金放置于烤箱中。如此，在适合的温度下铝或铝合金的表面附着的水滴得到完全除掉，保护在钝化处理过程铝合金表面生成的氧化膜，提高铝或铝合金的抗腐蚀性。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种环保铝及铝合金表面处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
对铝或铝合金进行脱脂处理：将铝或铝合金在脱脂液中浸泡一段时间；
对铝或铝合金进行水洗处理：用清水冲洗经过脱脂液浸泡的铝或铝合金，将粘附在铝或铝合金表面的脱脂液冲洗干净；
对铝或铝合金进行酸洗处理：将铝或铝合金在酸洗液中浸泡一段时间，其中所述酸洗液的PH值为0.1至4，所述酸洗液的如下组分：双氧水、氟化氢铵、氢氟酸和水；
对铝或铝合金进行水洗处理：用清水冲洗经过酸洗液浸泡的铝或铝合金，将粘附在铝或铝合金表面的酸洗液冲洗干净；
对铝或铝合金进行钝化处理：将铝或铝合金在钝化液中浸泡一段时间；
对铝或铝合金进行水洗处理：用清水冲洗经过钝化液浸泡的铝或铝合金，将粘附在铝或铝合金表面的钝化液冲洗干净；
对铝或铝合金进行干燥处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述脱脂处理之前还包括打磨处理：对铝或铝合金的表面进行打磨抛光处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱脂液包括如下质量份的各组分：乙二胺四乙酸四钠1份至20份、烷基酚聚氧乙烯(10)醚0.1份至10份及水80份至100份。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将铝或铝合金在脱脂液中浸泡1至10分钟，所述脱脂液的温度为30至80摄氏度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸洗液包括如下质量份的各组分：双氧水10份至50份、氟化氢铵10份至50份及氢氟酸1份至10份及水20至30份。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将铝或铝合金在酸洗液中浸泡1至10分钟，所述酸洗液的温度为5至30摄氏度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钝化液包括如下质量份的各组分：酒石酸钾钠3份至4份、硝酸钠3份至5份、硝酸铬12份至16份、硫酸0.7份至0.9份、氟硅酸钠1.8份至2.2份、盐酸0.5份至0.8份、氯化钴1.8份至2.3份及水80份至100份。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将铝或铝合金在钝化液中浸泡0.5至3分钟，所述钝化液的温度为20至50摄氏度。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干燥处理：将铝或铝合金放置于温度为80至100摄氏度的环境下。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干燥处理：将铝或铝合金放置于烤箱中。
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