[發明專利]一種高附著力植酸基鋁合金表面有色化學轉化膜液及應用

有效

• 申請號: 202010510114.6
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111471987B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 馬厚義;林猛;文恬恬;燕汝
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C23C22/44
• 分類號: C23C22/44;C23C22/73;C23C22/78;C23G1/22;C23G1/12
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王素平

本發明涉及一種高附著力植酸基鋁合金表面有色化學轉化膜液及應用，所述的高附著力植酸基鋁合金表面有色化學轉化膜液，包括以下質量百分比的原料：以質量百分比100％計，植酸0.5％～2.5％、氧化鋅1.0％～5.0％、鉬酸鹽0.1％～3.0％、氟鹽0.1％～2.0％、氯酸鹽0.1％～2.0％、鈦鹽0.1％～2.0％、硫酸鹽0.1％～2.0％，余量為水。本發明提供的高附著力植酸基鋁合金表面有色化學轉化膜液所含物質種類少，配制簡單，采用植酸為主要成膜物質，形成了擁有粗糙表面層狀結構的植酸金屬配合物膜層。本發明提供的高附著力植酸基鋁合金表面有色化學轉化膜液應用操作簡單、環境友好、不易產生廢液排放、節省能源，室溫下即可達到轉化膜液使用需求。

技術領域

本發明涉及一種高附著力植酸基鋁合金表面有色化學轉化膜液及應用，屬于金屬表面預處理技術領域。

背景技術

鋁合金是目前應用最多的有色金屬材料，因其優異的力學性能廣泛應用于航空航天、汽車船舶、機械電子等工業領域。然而鋁合金也面臨嚴重的腐蝕問題，自然條件下形成的氧化膜不均勻且抗蝕性差，極易發生點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕等。因此鋁合金表面需要進行防腐處理，實際應用中還需采用涂裝處理對鋁合金進行防腐。涂裝前預處理不僅能提高鋁合金表面的耐腐蝕性能，還能增加鋁合金和涂層的結合力，最常見的涂裝前處理方法是在鋁合金表面制備化學轉化膜。

最初，化學轉化膜是用鉻酸鹽鈍化鋁合金表面進行制備，由于鉻酸鹽對環境的危害及六價鉻的致癌性，目前常用的鉻酸鹽鈍化工藝已經被明令禁止。不含鉻的磷化膜因具有較低的毒性，有望成為鉻酸鹽鈍化的替代技術。然而，現有磷化成膜技術存在較多問題：磷酸鹽膜層具有許多多孔結構和微裂紋，導致其耐腐蝕能力減弱不能滿足現代工業的需求；磷化工藝多為中溫或高溫，不僅會增加能耗引發環境問題，還會造成磷化膜的均勻性和致密性較差，傳統低溫磷化的成膜速度慢，生產效率低，廢液中的無機磷元素排放會導致水體的富營養化；并且鋁合金磷化膜顏色不明顯，與漆膜附著力差。例如中國專利文件CN104357824A中公開了一種鋁制品表面處理磷化液，所述的工藝參數包含60～65％的磷酸、磷酸二氫鋅、草酸、氫氟酸、丙烯酸、鉬酸銨、硫酸鉻、四鹽基鉻酸鋅、硝酸鎳、環烷酸鈷、消泡劑、分散劑、蒸餾水。該專利具有磷化液成分復雜，工藝溫度高，不適合工業化應用；廢液中存在無機磷元素還會導致廢液排放、水體富營養化等一系列問題。

中國專利文獻CN109280912A公開了一種鋁合金表面處理用磷化液及磷化方法。該磷化液各組份濃度為：磷酸二氫鋅17～23g/L，硝酸鋅45～60g/L，85％磷酸2.5～3.5g/L，硝酸鎳6～10g/L，氟化鈉2.0～2.5g/L，氯酸鈉1.5～2.1g/L，亞硝酸鈉2.0～4.0g/L，硝酸胍1.0～1.5g/L，硫酸羥胺2.5～3.5g/L，植酸1.0～1.5g/L，余量為去離子水。該專利中含有毒物質，存在安全隱患，并且無機磷使用量較多，容易導致廢液排放帶來的水體富營養化問題。

植酸(PA)是從植物中提取的天然水溶性有機化合物，是一種少見的多齒金屬螯合劑，由24個氧原子、12個羥基和六個磷酸基組成。由于其獨特的分子結構使其和多種金屬離子如Fe³⁺，Al³⁺，Mg²⁺，Zn²⁺，Cu²⁺，Ca²⁺等具有極強的螯合能力。植酸基化學轉化膜有望成為環境友好，成本低廉的新型有效鋁合金表面防腐處理方法。因此，考慮到日益嚴重的環境問題和實際工業應用的需要，開發新型的環境友好的、處理工藝簡單，成本低廉，能耗低，耗時短，與漆膜附著力高的涂裝前用化學轉化膜替代技術勢在必行。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種高附著力植酸基鋁合金表面有色化學轉化膜液及應用。該轉化膜液主要以植酸為主要成膜物質，室溫下即可在鋁合金表面構建具有較好的腐蝕防護能力植酸-金屬有色化學轉化膜，同時具有工作沉渣少，轉化膜成膜速度快，綠色環保等優點。

術語說明：

室溫，也稱為常溫或者一般溫度，本發明采用的室溫范圍為25±5℃。