本發(fā)明涉及一種鋁合金表面處理的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種使鋁合金表面獲得金黃色鈍化膜的處理方法。

背景技術(shù)：

鋁合金具有低密度、低成本、高機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)熱性能優(yōu)良、導(dǎo)電性強(qiáng)、易加工和易回收等特點(diǎn)，在各個(gè)行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，但是，鋁合金長(zhǎng)期受惡劣條件影響時(shí)，其耐腐蝕能力會(huì)明顯降低。在金屬表面進(jìn)行鈍化處理可以在其表面形成一層組織細(xì)密的薄膜，可以大大提高金屬的抗腐蝕性。

在鋁合金表面處理措施中，六價(jià)鉻酸鹽處理技術(shù)已被廣泛應(yīng)用，處理過(guò)程一般包括脫脂、水洗、鈍化、水洗、干燥等步驟，通過(guò)脫脂和水洗去除鋁合金表面的污垢，鈍化處理后再經(jīng)過(guò)水洗除去殘留的鈍化液，干燥后即可得到鈍化膜。利用鉻酸根的強(qiáng)氧化性能在鋁及其合金表面形成氧化物和鉻酸鹽構(gòu)成的鈍化膜，該膜層與基體有良好的結(jié)合力，能顯著提高鋁合金的耐腐蝕性，但是鉻酸鹽轉(zhuǎn)化處理液中含有對(duì)人體和環(huán)境極為有害的六價(jià)鉻離子，鈍化過(guò)程中產(chǎn)生大量的含鉻廢液，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，并且得到的鈍化膜層沒(méi)有顏色，不易辨別是否成膜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明目的在于提供一種不含重金屬、步驟簡(jiǎn)單、鈍化膜固化溫度低的鋁合金表面處理方法，使鋁合金表面獲得金黃色鈍化膜，克服現(xiàn)有鈍化方法中易造成環(huán)境污染，且不易辨別是否成膜等問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種使鋁合金表面獲得金黃色鈍化膜的處理方法，包括以下步驟：

對(duì)鋁合金產(chǎn)品進(jìn)行鈍化處理，所述鈍化處理用的鈍化劑包括以下重量份的組分：水100份，成膜劑0.5～4份，促進(jìn)劑0.1～4份；

將所述鈍化處理后的鋁合金產(chǎn)品在堿性溶液中浸泡，再干燥，在鋁合金產(chǎn)品表面形成金黃色鈍化膜。

優(yōu)選的，所述成膜劑為水玻璃和/或納米硅溶膠。

優(yōu)選的，所述促進(jìn)劑為氧化劑。

優(yōu)選的，所述氧化劑為硝酸和/或過(guò)氧化氫。

優(yōu)選的，所述堿性溶液為氫氧化物溶液。

優(yōu)選的，所述氫氧化物為堿金屬氫氧化物。

優(yōu)選的，所述堿性溶液的濃度為0.01～0.1g/L。

優(yōu)選的，所述浸泡的溫度為35～60℃；所述浸泡的時(shí)間為2～6h。

優(yōu)選的，所述干燥的溫度為100～130℃；所述干燥的時(shí)間為10～30min。

優(yōu)選的，所述鈍化處理前還包括：將鋁合金依次脫脂和水洗。

本發(fā)明提供了一種使鋁合金表面獲得金黃色鈍化膜的處理方法，包括以下步驟：對(duì)鋁合金產(chǎn)品進(jìn)行鈍化處理，所述鈍化處理用的鈍化劑包括以下重量份的組成成分：水100份，成膜劑0.5～4份，促進(jìn)劑0.1～4份；將所述鈍化處理后的鋁合金產(chǎn)品在堿性溶液中浸泡，再干燥，在鋁合金產(chǎn)品表面形成金黃色鈍化膜。本發(fā)明提供的處理方法步驟簡(jiǎn)單，適用于現(xiàn)場(chǎng)操作，且鈍化液成本低，不含重金屬離子，鈍化膜的固化溫度低，得到的鈍化膜為金黃色，更加容易辨認(rèn)是否成膜，形成的鈍化膜層耐腐蝕性好，耐中性鹽霧可以達(dá)到1000h以上，是一種能夠代替鉻酸鹽處理的、更加環(huán)保的鋁合金表面處理方法。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種使鋁合金表面獲得金黃色鈍化膜的處理方法，包括以下步驟：

對(duì)鋁合金產(chǎn)品進(jìn)行鈍化處理，所述鈍化處理用的鈍化劑包括以下重量份的組分：水100份，成膜劑0.5～4份，促進(jìn)劑0.1～4份；

將所述鈍化處理后的鋁合金產(chǎn)品在堿性溶液中浸泡，再干燥，在鋁合金表面形成金黃色鈍化膜。

本發(fā)明對(duì)鋁合金產(chǎn)品進(jìn)行鈍化處理，在所述鈍化處理前，優(yōu)選將鋁合金產(chǎn)品依次脫脂和水洗。在本發(fā)明中，所述脫脂優(yōu)選使用酸脫脂劑，所述酸脫脂劑優(yōu)選為磷酸、硫酸和氫氟酸中的一種或幾種；所述水洗優(yōu)選為二道水洗；本發(fā)明對(duì)酸脫脂和二道水洗的具體操作方法沒(méi)有特殊要求，使用本領(lǐng)域熟知的脫脂和水洗方法即可。

在本發(fā)明中，所述鋁合金產(chǎn)品優(yōu)選為鋁合金板材。

在本發(fā)明中，所述鈍化處理用的鈍化劑包括以下重量份的組成成分：水100份，成膜劑0.5～4份，促進(jìn)劑0.1～4份。在本發(fā)明中，以100重量份的水為基準(zhǔn)，所述鈍化劑包括成膜劑0.5～4重量份，優(yōu)選為1～3重量份；所述成膜劑優(yōu)選為水玻璃和/或納米硅溶膠。在本發(fā)明中，所述水玻璃中硅酸鈉的質(zhì)量濃度優(yōu)選為20～40％，更優(yōu)選為25～35％；所述納米硅溶膠的固含量?jī)?yōu)選為20～40％，更優(yōu)選為25～35％。

在本發(fā)明中，以100重量份的水為基準(zhǔn)，所述鈍化劑包括促進(jìn)劑0.1～4重量份，優(yōu)選為1～3重量份；所述促進(jìn)劑優(yōu)選為氧化劑。在本發(fā)明中，所述氧化劑優(yōu)選為硝酸和/或過(guò)氧化氫；硝酸優(yōu)選為硝酸水溶液，所述硝酸水溶液的質(zhì)量濃度優(yōu)選為40～68％，更優(yōu)選為50～60％；所述過(guò)氧化氫優(yōu)選為雙氧水，所述雙氧水的質(zhì)量濃度優(yōu)選為20～35％，更優(yōu)選為25～30％。

本發(fā)明對(duì)所述無(wú)鉻鈍化劑的制備方法沒(méi)有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的組合物制備的技術(shù)方案即可。在本發(fā)明中，所述無(wú)鉻鈍化劑的制備方法優(yōu)選為將上述技術(shù)方案所述原料混合，更優(yōu)選的包括以下步驟：

將成膜劑溶于第一部分水，得到成膜劑溶液；

將所述成膜劑溶液與促進(jìn)劑混合，得到混合料液；

在攪拌的條件下，向所述混合料液中加入剩余的水，得到鈍化劑。

在本發(fā)明中，所述第一部分水的體積與水的總體積之比優(yōu)選為0.4～0.6:1，更優(yōu)選為0.5:1。

本發(fā)明對(duì)鈍化處理的具體操作方法沒(méi)有特殊要求，使用本領(lǐng)域熟知的鈍化方法即可。在本發(fā)明的部分具體實(shí)施例中，可以將鈍化劑和水配置成鈍化液，將鋁合金浸泡于鈍化液中進(jìn)行鈍化；所述鈍化液中鈍化劑的質(zhì)量百分比優(yōu)選為1～5％，更優(yōu)選為2～3％。

在本發(fā)明中，鈍化處理過(guò)程中成膜劑被吸附在鋁合金表面，并且鋁合金中存在的單質(zhì)金屬(Al、Ti、Cr等)或其氧化物與促進(jìn)劑發(fā)生反應(yīng)成多價(jià)金屬形式，發(fā)生的主要反應(yīng)如下：

2Al+6H⁺→2Al³⁺+3H₂↑

Al₂O₃+6H⁺→2Al₃₊+3H₂O

Cr+6H⁺→Cr⁶⁺+3H₂↑

CrO₃+6H⁺→Cr⁶⁺+3H₂O

Ti+4H⁺→Ti⁴⁺+2H₂↑

TiO₂+6H⁺→Ti⁴⁺+2H₂O。

所述鈍化處理完成后，本發(fā)明將所述鈍化處理后的鋁合金產(chǎn)品在堿性溶液中浸泡。本發(fā)明在進(jìn)行所述浸泡前優(yōu)選將鋁合金產(chǎn)品表面的濕膜進(jìn)行表干；所述表干的溫度優(yōu)選為室溫，無(wú)需進(jìn)行加熱和降溫；所述表干的時(shí)間優(yōu)選為10～30min，更優(yōu)選為15～25min。

在本發(fā)明中，所述堿性溶液優(yōu)選為氫氧化物溶液；所述氫氧化物優(yōu)選為堿金屬氫氧化物，更優(yōu)選為氫氧化鉀和/或氫氧化鈉；所述堿性溶液的濃度優(yōu)選為0.01～0.1g/L，更優(yōu)選為0.03～0.08g/L。

在本發(fā)明中，所述浸泡的溫度優(yōu)選為35～60℃，更優(yōu)選為40～55℃；所述浸泡的時(shí)間優(yōu)選為2～6h，更優(yōu)選為3～5.h。

所述浸泡后，本發(fā)明將所述浸泡后的鋁合金產(chǎn)品干燥，在所述鋁合金產(chǎn)品表面形成經(jīng)黃色鈍化膜。在本發(fā)明中，所述干燥的溫度優(yōu)選為100～130℃，更優(yōu)選為110～120℃；所述干燥的時(shí)間為10～30min，更優(yōu)選為15～20min。

本發(fā)明通過(guò)使用堿液浸泡使鈍化過(guò)程中產(chǎn)生的多價(jià)金屬離子發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程如下：

Al³⁺+OH^-→Al(OH)²⁺+OH^-→Al(OH)²⁺+OH^-→Al(OH)₃+OH^-→……→[Al_x(HO)_y]^z+(三價(jià)鋁在氫氧根條件下發(fā)生的無(wú)機(jī)高分子凝膠反應(yīng))

[Al_x(HO)_y]^z++SiO₃^2-→[Al_x(HO)_y]₂(SiO₃)_z

Cr⁶⁺+OH^-→Cr(OH)₆→CrO₃

Ti⁴⁺+OH^-→Ti(OH)₄→TiO₂

在堿性條件下，三價(jià)鋁離子發(fā)生無(wú)機(jī)高分子凝膠反應(yīng)，并與硅酸根形成絡(luò)合物，附著在鋁合金表面，可以有效地阻止腐蝕介質(zhì)對(duì)基體金屬的破壞，提高鋁合金的的耐腐蝕性；同時(shí)鉻離子和鈦離子與氫氧根反應(yīng)生成三氧化鉻和二氧化鈦等顯色金屬離子氧化物，使得到的鈍化膜呈現(xiàn)金黃色，從而更加容易辨認(rèn)是否成膜。

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的使鋁合金表面獲得金黃色鈍化膜的處理方法進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，但是不能把它們理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。

實(shí)施例1

將1.5g水玻璃和50g水混合，之后依次加入2.0g濃度為68％的硝酸、1.0g濃度為25％的H₂O₂，在攪拌的條件下，加入50g水，攪拌充分即可得用于鋁及鋁合金材表面處理的無(wú)鉻鈍化劑。

對(duì)鋁合金板材進(jìn)行脫脂和二道水洗，水洗完成后使用上述鈍化劑進(jìn)行鈍化，在鈍化液中浸泡3min后將鋁合金板材取出，常溫下進(jìn)行表干，表干后將鋁合金在35℃、0.04g/L NaOH溶液中浸泡5h，取出后在110℃烘干15min即可獲得金黃色鈍化膜。

按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 3768-1976《金屬覆蓋層中性鹽霧試驗(yàn)(NSS試驗(yàn))》對(duì)鈍化膜進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

實(shí)施例2

將2.5g水玻璃與50g水混合，之后依次加入1.5g濃度為68％的硝酸、1.0g濃度為30％的H₂O₂，在攪拌的條件下，加入剩余的50g水，攪拌充分即可得用于鋁及鋁合金材表面處理的無(wú)鉻鈍化劑。

對(duì)鋁合金板材進(jìn)行脫脂和二道水洗，水洗完成后使用上述鈍化劑進(jìn)行鈍化，在鈍化液中浸泡3min后將鋁合金板材取出，常溫下進(jìn)行表干，表干后采用浸泡工藝，將鋁合金在50℃、0.04g/L NaOH溶液中浸泡5h，浸泡完成后在110℃條件下干燥20min即可獲得金黃色鈍化膜。

按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 3768-1976《金屬覆蓋層中性鹽霧試驗(yàn)(NSS試驗(yàn))》對(duì)鈍化膜進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

實(shí)施例3

將3.5g納米硅溶膠溶于50g水，待其溶解后依次加入0.5g濃度為36％的硝酸、1.0g濃度為26％的H₂O₂，在攪拌的條件下，加入剩余的50g水，攪拌充分即可得用于鋁及鋁合金材表面處理的無(wú)鉻鈍化劑。

對(duì)鋁合金板材進(jìn)行脫脂和二道水洗，水洗完成后使用上述鈍化劑進(jìn)行鈍化，在鈍化液中浸泡3min后將鋁合金板材取出，常溫下進(jìn)行表干，表干后采用浸泡工藝，將鋁合金在50℃、0.04g/L NaOH溶液中浸泡2h，浸泡完成后在120℃20min烘干即可獲得金黃色鈍化膜。

按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 3768-1976《金屬覆蓋層中性鹽霧試驗(yàn)(NSS試驗(yàn))》對(duì)鈍化膜進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

實(shí)施例4

將1.5g納米硅溶膠溶于50g水，待其溶解后依次加入2.0g濃度為68％的硝酸、1.0g濃度為30％的H₂O₂，在攪拌的條件下，加入余量水，攪拌充分即可得用于鋁及鋁合金材表面處理的無(wú)鉻鈍化劑。

對(duì)鋁合金板材進(jìn)行脫脂和二道水洗，水洗完成后使用上述鈍化劑進(jìn)行鈍化，在鈍化液中浸泡3min后將鋁合金板材取出，常溫下進(jìn)行表干，表干后采用浸泡工藝，將鋁合金在50℃、0.04g/L NaOH溶液中反應(yīng)6h，浸泡完成后在110℃條件下干燥15min即可獲得金黃色鈍化膜。

按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 3768-1976《金屬覆蓋層中性鹽霧試驗(yàn)(NSS試驗(yàn))》對(duì)鈍化膜進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

實(shí)施例5

將4.0g納米硅溶膠溶于50g水，待其溶解后依次加入2.0g濃度為40％的硝酸、1.0g濃度為20％的H₂O₂，再攪拌的條件下，加入余量水，攪拌充分即可得用于鋁及鋁合金材表面處理的無(wú)鉻鈍化劑。

對(duì)鋁合金板材進(jìn)行脫脂和二道水洗，水洗完成后使用上述鈍化劑進(jìn)行鈍化，在鈍化液中浸泡3min后將鋁合金板材取出，常溫下進(jìn)行表干，表干后采用浸泡工藝，將鋁合金在60℃、0.04g/L NaOH溶液中浸泡4h，浸泡完成后110℃烘干20min即可獲得金黃色鈍化膜。

按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 3768-1976《金屬覆蓋層中性鹽霧試驗(yàn)(NSS試驗(yàn))》對(duì)鈍化膜進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1實(shí)施例1～5得到的鈍化膜耐中性鹽霧試驗(yàn)表征結(jié)果

注：表1中10級(jí)表示無(wú)腐蝕缺陷；

9級(jí)表示腐蝕缺陷面積小于等于0.1％。

由以上實(shí)施例可知，本發(fā)明提供的使鋁合金表面獲得金黃色鈍化膜的處理方法步驟簡(jiǎn)單，適用于現(xiàn)場(chǎng)操作，且鈍化液成本低，不含重金屬離子，鈍化膜的固化溫度低，在110℃條件下即可固化，能耗低，對(duì)生產(chǎn)線的固化能力要求低，且得到的鈍化膜為金黃色，更加容易辨認(rèn)是否成膜，形成的鈍化膜層耐腐蝕性好，耐中性鹽霧可以達(dá)到1000h以上，是一種能夠代替鉻酸鹽處理的、更加環(huán)保的鋁合金表面處理方法。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。