[發明專利]一種環保型鋁合金化學氧化液及化學氧化方法

有效

• 申請號: 202110386092.1
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113106434B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 王夏妍;黃小文;王梅豐
• 申請（專利權）人: 南昌大學;南昌航空大學
• 主分類號: C23C22/56
• 分類號: C23C22/56;C23C22/77;C23C22/78
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 張文杰

本發明涉及一種環保型鋁合金化學氧化液及化學氧化方法。化學氧化液由鋯鹽、三價鉻鹽、有機酸及表面活性劑組成，其中三價鉻鹽濃度為0.3?3 g/L，鋯鹽濃度為2?20 g/L，有機酸濃度為0.1?1 g/L，表面活性劑濃度為0.005?0.1 g/L。化學氧化方法包括除油、脫氧處理和化學氧化步驟。本發明化學氧化液不含六價鉻，有利于操作者健康與環境，通過本發明化學氧化處理的轉化膜耐蝕性優異，與漆膜結合牢固。

技術領域

本發明涉及一種環保型鋁合金化學氧化液及化學氧化方法，具體屬于鋁及鋁合金表面加工技術領域。

背景技術

鋁合金質量輕、導電和導熱性強、機械強度高，有良好的鑄造性能和塑性加工性能、廣泛應用于航空航天、交通運輸等領域。然而鋁合金的缺點在于其化學性質活潑，易發生腐蝕，因此在投入生產之前一般要進行氧化處理，以提高其耐腐蝕性能。目前常用的鋁合金氧化處理方法有陽極氧化與化學氧化兩種。其中化學氧化法具有設備簡單，操作方便，生產效率高，不消耗電能，適用范圍廣，不受零件大小和形狀的限制等優點，是一種應用非常廣泛且具有普適性的鋁合金表面氧化處理工藝。

化學氧化法是指在一定的溫度下，使鋁表面與溶液發生化學作用，從而在鋁合金表面形成一層致密氧化膜。根據化學氧化液成分可將化學氧化法分為六價鉻法、三價鉻法和無鉻法三大類，其中六價鉻化學氧化膜耐蝕性好、附著性好，具有自修復能力，是目前綜合性能最好的鋁合金化學氧化技術。我國的航空航天鋁材，如2024與7075鋁合金，其含銅量高，耐蝕性差，長期以來一直采用六價鉻化學氧化技術，如德國漢高公司阿洛丁系列，采用該技術獲得的化學轉化膜層耐蝕性很好，2024鋁合金采用該工藝后可以通過168小時中性鹽霧試驗，但由于六價鉻對環境與人體極大危害性，因而探索一種環保型的可以取代六價鉻鋁合金化學氧化技術的工藝日趨關鍵。無鉻鋁合金化學氧化工藝還不夠成熟，其性能遠不及六價鉻化學氧化。例如，一種鋁合金化學氧化液（CN102225078A）、全先厚采用的氟鋁酸鈉法等，這些工藝所獲得的轉化膜層性能，尤其是耐腐蝕性能，遠達不到航空工業要求。

近年來研究人員開始嘗試用三價鉻來取代六價鉻，但這些三價鉻工藝大多僅用于耐蝕性本來就良好的純鋁或6063等民用鋁合金，如CN200710034656.5、或用作增加基體與漆膜結合力的中間層，如CN202010856351.8，國內針對航空鋁合金的三價鉻化學氧化工藝還未得到應用。國外已經有德國漢高Alodine T5900、德國賽德克SurTec 650等三價鉻化學氧化商品，這些三價鉻化學氧化液存在一個缺點，及儲存不穩定，容易產生沉淀。德國漢高公司專利CN201480015724.1提出了一個解決三價鉻化學氧化液儲存時產生沉淀的方案，但是該三價鉻化學氧化工藝前處理采用了該公司2-3個商業化產品，使用起來成本很高，控制困難。

發明內容

為了在環保節能的基礎與前提下，解決上述鋁合金化學氧化工藝中存在的膜層耐蝕性較差等技術問題，本發明提供了一種鋁合金化學氧化液及其化學氧化方法。

本發明一種環保型鋁合金化學氧化液由鋯鹽、三價鉻鹽、有機酸及表面活性劑十二烷基硫酸鈉組成；化學氧化液中：鋯鹽的濃度為2-20 g/L，三價鉻鹽的濃度為0.3-3 g/L，有機酸的濃度為0.1-1 g/L，表面活性劑十二烷基硫酸鈉的濃度為0.005-0.1 g/L。

所述的化學氧化方法具體包括以下三步驟：

步驟1：先將鋁合金置于除油液中除油，控制溫度為55-65℃，時間為5 min；

步驟2：將步驟1處理后的鋁合金置于脫氧液中進行脫氧處理，在室溫條件下脫氧2-5min；

步驟3：將步驟2處理后的鋁合金用純水清洗，再進行化學氧化，化學氧化溫度控制為35-45℃，氧化時間控制為4-6 min，化學氧化液pH控制在3.8-4.0；化學氧化結束后用純水清洗鋁合金表面。

所述的鋯鹽為氟鋯酸鉀、氟鋯酸鈉和氟鋯酸銨中的一種或多種的組合。