[發明專利]一種鋁合金表面錳-鈦系無鉻鈍化液及鈍化方法

有效

• 申請號: 201310566335.5
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103668161A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 劉慶芬;黃嘯竹;張超
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C23C22/56
• 分類號: C23C22/56;C23C22/34;C23C22/36;C23C22/07
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

技術領域

本發明涉及金屬表面處理領域，具體是指一種鋁合金表面錳-鈦系無鉻鈍化液及利用所述鈍化液進行鈍化的方法。

背景技術

鋁合金以鋁為基的合金總稱，主要合金元素有銅、硅、鎂、鋅、錳，次要合金元素有鎳、鐵、鈦、鉻、鋰等。鋁合金是目前世界上產量最大、應用最廣的有色金屬。因其優異的物理化學性質，在建筑、交通運輸、機械制造、電子、包裝材料、電力、日用品等領域廣泛應用。然而，鋁合金在潮濕、含工業氣體、燃料氣體、鹽分和塵埃大氣等環境中使用時極易發生腐蝕破壞，縮短其使用壽命。為提高鋁合金表面耐蝕性能，改善其裝飾性和功能性，鋁合金在出廠前必須進行表面處理。鋁合金鈍化處理是其表面處理的關鍵工序，通過形成具有一定耐腐蝕性能和良好的物理吸附能力的化學轉化膜，可以大大提高鋁材基體與涂層的結合力，增強鋁制品的抗腐蝕能力。

六價鉻酸鹽鈍化技術由于其化學轉化膜優異的耐腐蝕性能和良好的自修復能力，是工業上普遍應用的化學轉化表面處理技術。但是，由于六價鉻的高毒性，不僅在鋁型材生產過程中產生嚴重的廢水、廢渣污染，還在其使用、回收過程產生嚴重的二次污染。目前文獻報道的無鉻鈍化處理方法包括：鋯～鈦系、稀土系、錳鹽系、鈷鹽系、鉬鹽系以及硅烷系等鈍化體系。

如CN?102181853?A公開了一種新型鋁合金無鉻鈍化處理液，由下述質量百分比的物質組成：鈦酸鉀、鈦酸鈉和鈦酸鎂鹽的混合物20-30%，鋯酸鉀、鋯酸鈉和鋯酸鎂鹽的混合物5-15%，改性有機硅樹脂5-15%，以及聚氨酯樹脂40-50%。本發明所述的新型鋁合金無鉻鈍化處理液，專門用于鋁及其合金、鎂及其合金的表面處理。CN?101161861A公開了一種用于處理鋁合金的無鉻鈍化液及其使用方法，該鈍化液其組分和重量濃度是含TI(IV)0.05～0.15WT%的氟鈦酸，含Zr(IV)0.01～0.05WT%的氟鋯酸和含0.02WT%至飽和濃度的有機磷酸化合物。

鋯～鈦系化學轉化膜具有與六價鉻化學轉化膜相近的抗腐蝕能力，在鋁加工行業得到較高的認可度。但該化學轉化膜很薄（≤100mg/m²），難以滿足建筑鋁型材的要求；且轉化膜為無色膜，難以在線判斷膜的質量；生產過程難以控制。而稀土系化學轉化膜雖然耐蝕性很好，但是存在處理時間長、處理溫度高、處理工藝復雜，生產成本高等缺點，距離工業生產有一定的距離。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術存在的缺點和不足，提供一種成本低廉、綠色環保、可形成結合力好、具有顏色的化學轉化膜的鋁合金無鉻鈍化液，并發明了使用該無鉻鈍化液的新工藝。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種鋁合金表面錳-鈦系無鉻鈍化液，所述鈍化液中含有鈦鹽和高錳酸鹽，高錳酸鹽作為主要氧化劑和成膜劑，使鋁合金表面形成具有顏色的化學鈍化膜；鈦鹽的加入可改良鈍化膜的結構，同時使鈍化膜具有自修復性能，提高其抗腐蝕能力。

作為優選技術方案，本發明所述的鈍化液，包括以下組分：鈦鹽0.5～10g/L，例如為0.8g/L、1.5g/L、3g/L、3.5g/L、4.5g/L、6g/L、8g/L、8.6g/L、9g/L、9.4g/L、9.9g/L等，高錳酸鹽0.5～10g/L，例如為0.8g/L、1.5g/L、3g/L、3.5g/L、4.5g/L、6g/L、8g/L、8.6g/L、9g/L、9.4g/L、9.9g/L等，促進劑0.01～4g/L，例如為0.05g/L、0.11g/L、0.3g/L、0.5g/L、0.8g/L、1.2g/L、1.7g/L、2.3g/L、2.7g/L、3.3g/L、3.8g/L等，酸度調節劑0.05～15g/L，例如為0.09g/L、0.25g/L、0.5g/L、0.9g/L、2.5g/L、4g/L、6g/L、7.5g/L、9g/L、11g/L、13g/L、14.5g/L等，濃硫酸適量，濃硫酸是指濃度大于等于70%的H₂SO₄的水溶液，在本發明的作用是在配制鈍化液時抑制鈦鹽水解，其使用量為使得所加的鈦鹽不發生水解即可，可以在溶液配置前根據硫酸氧鈦的使用量計算出濃硫酸的合理加入量。溶解鈦鹽時必須先溶解在濃硫酸中再稀釋，否則鈦鹽會水解產生氧化鈦，其余為水。本發明所述鈍化液的配制方法本領域技術人員可根據現有技術進行配制。

作為優選技術方案，本發明所述的鈍化液，包括以下組分：鈦鹽0.5～10g/L，高錳酸鹽1～7g/L，促進劑0.01～2g/L，酸度調節劑0.05～12g/L，濃硫酸適量，其余為水。