鋁合金表面復(fù)合鈍化劑及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鋁合金表面復(fù)合鈍化劑及其制備方法，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：硝酸鈰5~15份，氯化稀土 1~5份，碳酸稀土1~3份，氯化鈰2~8份，丙烯酸樹(shù)脂8~16份，硅酸鈉 2~8份，氯化鈉 4~8份，苯并三氮唑0.5~2.5份，單寧酸1~4份，沒(méi)食子酸3~7份，二酚基丙烷 0.7~1.9份，鉬酸鉀 5~15份，氧化劑1~5份，交聯(lián)劑0.2~0.8份，水 30~60份。鈍化劑中采用無(wú)機(jī)鈍化與稀土鈍化復(fù)合，不含有會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的磷酸鹽，致癌物六價(jià)鉻以及有毒的金屬離子，安全無(wú)毒，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，且能迅速在鋁合金表面形成鈍化膜，膜層均勻致密，能提高鋁合金的耐腐蝕性，鈍化效率高，鈍化時(shí)間短。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
鋁合金表面復(fù)合鈍化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于金屬表面處理化學(xué)品技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁合金表面復(fù)合鈍化劑 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬材料長(zhǎng)期以來(lái)一直廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)和生活的各個(gè)方面。為了改善性能， 提高表面質(zhì)量和延長(zhǎng)使用壽命，金屬制品一般都要進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?。鈍化處理作為一 種重要的表面防蝕處理手段，普遍運(yùn)用在許多金屬，尤其是鋁、鋅、鎘、錫、鎂等金屬及其合 金材料上。傳統(tǒng)的鈍化處理大多以絡(luò)酸和絡(luò)酸鹽等六價(jià)絡(luò)化合物為處理劑，稱(chēng)為絡(luò)酸鹽鈍 化，經(jīng)處理后在金屬表面上形成的鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜對(duì)基體金屬具有良好的防蝕保護(hù)作用。然 而，鉻酸鹽屬極毒且會(huì)致癌的物質(zhì)川，在鉻酸鹽鈍化工藝過(guò)程中產(chǎn)生的氣霧對(duì)工人健康有 害，排出的廢水嚴(yán)重污染環(huán)境。因此，世界各國(guó)近年來(lái)已開(kāi)始在環(huán)保法規(guī)中對(duì)鉻酸鹽的使用 和廢水排放作出日益嚴(yán)格的限制，在金屬表面處理領(lǐng)域中鉻酸鹽最終將被禁止使用已成為 必然趨勢(shì)5jl。為此，采用新的對(duì)環(huán)境友好的無(wú)鉻鈍化技術(shù)來(lái)取代鉻酸鹽鈍化法己迫在眉 睫。目前國(guó)內(nèi)外在這方面的研究己取得很大進(jìn)展，其中所開(kāi)發(fā)的稀土鈍化技術(shù)因具有無(wú)毒 無(wú)污染，防蝕效果好的特點(diǎn)而倍受關(guān)注。
[0003] 于興文等人還研究了鋁基復(fù)合材料A16061/SiC、表面四價(jià)鈰轉(zhuǎn)化膜的成膜工藝， 利用濕熱實(shí)驗(yàn)，NaCI溶液浸漬和電化學(xué)力法評(píng)價(jià)了轉(zhuǎn)化膜的耐腐蝕性能，并與其他類(lèi)型轉(zhuǎn) 化膜作了比較。結(jié)果表明，在鋁基復(fù)合材料A16061/SiC3上形成的金黃色稀土轉(zhuǎn)化膜，耐蝕 性?xún)?yōu)于該材料表面的化學(xué)氧化膜和陽(yáng)極氧化膜1251。且點(diǎn)蝕發(fā)生在SiC顆粒的富集區(qū)。文建 國(guó)和周家茵等人也發(fā)現(xiàn)當(dāng)Ce3+超過(guò)臨界緩蝕濃度時(shí)，開(kāi)路電位下形成的鈰轉(zhuǎn)化膜比自然氧 化鋁膜具有更強(qiáng)的抗點(diǎn)蝕性。發(fā)現(xiàn)用浸泡法(開(kāi)路電位下），陰極極化法和電沉積法均可在 鋁合金表面形成黃色的鈰轉(zhuǎn)化膜。但實(shí)驗(yàn)證實(shí)浸泡法形成的轉(zhuǎn)化膜抗點(diǎn)蝕性最好。由于稀 土金屬離子屬于陰極沉淀型緩蝕劑，浸泡時(shí)間越長(zhǎng)越有利于氫氧化鈰的生成。金屬的稀土 鈍化處理方法通常比較簡(jiǎn)單，一般只要將金屬置于含稀土離子的溶液中，浸泡一段時(shí)間（化 學(xué)浸泡法)或?qū)⒔饘僮鳛殛帢O通電極化（陰極極化法），即可使金屬實(shí)現(xiàn)鈍化，即在其表面形 成稀土鈍化膜。采用稀土鈍化技術(shù)對(duì)金屬進(jìn)行表面處理，'習(xí)在金屬上獲得具有良好防蝕效 果的稀土轉(zhuǎn)化膜，顯著提高金屬材料的抗腐蝕能力。但是單純的稀土鈍化仍然存在一些問(wèn) 題，比如部分處理工藝所耗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)以及有些稀土轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性和穩(wěn)定性尚不夠理想 等，需要開(kāi)發(fā)出新的復(fù)合鈍化劑來(lái)替代目前的單一鈍化劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種鋁合金表面復(fù)合鈍化劑及其制備方法，鈍化劑中采用無(wú) 機(jī)鈍化與稀土鈍化復(fù)合，不含有會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的磷酸鹽，致癌物六價(jià)鉻以及有毒的 金屬離子，安全無(wú)毒，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，且能迅速在錯(cuò)合金表面形成鈍化膜，膜層均勾致密，能 提高鋁合金的耐腐蝕性，鈍化效率高，鈍化時(shí)間短。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)手段為： 一種鋁合金表面復(fù)合鈍化劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下:硝酸鈰5~15份，氯化稀土 1 ~5份，碳酸稀土卜3份，氯化鈰2~8份，丙烯酸樹(shù)脂8~16份，硅酸鈉2~8份，氯化鈉4~8份，苯 并三氮唑0.5~2.5份，單寧酸1~4份，沒(méi)食子酸3~7份，二酚基丙烷0.7~1.9份，鉬酸鉀5~15 份，氧化劑1~5份，交聯(lián)劑0.2~0.8份，水30~60份。
[0006] 所述氧化劑為高錳酸鉀或者過(guò)硫酸銨。
[0007] 所述交聯(lián)劑為二乙烯苯或者順丁烯二酸酐。
[0008] 所述鋁合金表面復(fù)合鈍化劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：硝酸鈰8~12份，氯化稀 土2~4份，碳酸稀土 1.5~2.5份，氯化鋪4~6份，丙稀酸樹(shù)脂10~14份，娃酸鈉4~6份，氯化鈉5~ 7份，苯并三氮唑0.9~1.6份，單寧酸2~3份，沒(méi)食子酸4~6份，二酚基丙烷1.1~1.5份，鉬酸鉀 8~12份，氧化劑2~4份，交聯(lián)劑0.4~0.6份，水40~50份。
[0009] 所述鋁合金表面復(fù)合鈍化劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下:硝酸鈰10份，氯化稀土 3份，碳酸稀土2份，氯化鈰5份，丙烯酸樹(shù)脂12份，硅酸鈉5份，氯化鈉6份，苯并三氮唑1.3份， 單寧酸2.5份，沒(méi)食子酸5份，二酚基丙烷1.3份，鉬酸鉀10份，氧化劑3份，交聯(lián)劑0.5份，水 45份。
[0010] 所述鋁合金表面復(fù)合鈍化劑的制備方法，包括如下步驟： 1) 將硝酸鈰、氯化稀土、碳酸稀土和氯化鈰溶于水中，攪拌溶解得溶液A; 2) 將丙烯酸樹(shù)脂、硅酸鈉、氯化鈉、苯并三氮唑、單寧酸、沒(méi)食子酸、二酚基丙烷混合，加 熱至60~70°C，攪拌50~80min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，加入余下組分，攪拌均勻即可，得到鋁合金表面復(fù)合鈍化 劑。
[0011] 步驟2)中加熱至65°C，攪拌60min。
[0012]有益效果:本發(fā)明提供的鋁合金表面復(fù)合鈍化劑，采用無(wú)機(jī)鈍化與稀土鈍化復(fù)合， 不含有會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的磷酸鹽，致癌物六價(jià)鉻以及有毒的金屬離子，安全無(wú)毒，對(duì)環(huán) 境無(wú)污染，且能迅速在鋁合金表面形成鈍化膜，膜層均勻致密，能提高鋁合金的耐腐蝕性， 鈍化效率高，鈍化時(shí)間短。
【具體實(shí)施方式】 [0013] 實(shí)施例1 一種鋁合金表面復(fù)合鈍化劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下:硝酸鈰5份，氯化稀土 1份， 碳酸稀土3份，氯化鈰2份，丙烯酸樹(shù)脂16份，硅酸鈉2份，氯化鈉8份，苯并三氮唑0.5份，單 寧酸1份，沒(méi)食子酸7份，二酚基丙烷0.7份，鉬酸鉀5份，氧化劑過(guò)硫酸銨5份，交聯(lián)劑二乙 烯苯0.8份，水30份。
[0014]制備方法，包括如下步驟： 1) 將硝酸鈰、氯化稀土、碳酸稀土和氯化鈰溶于水中，攪拌溶解得溶液A; 2) 將丙烯酸樹(shù)脂、硅酸鈉、氯化鈉、苯并三氮唑、單寧酸、沒(méi)食子酸、二酚基丙烷混合，加 熱至65°C，攪拌60min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，加入余下組分，攪拌均勻即可，得到鋁合金表面復(fù)合鈍化 劑。
[0015] 實(shí)施例2 一種鋁合金表面復(fù)合鈍化劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：硝酸鈰15份，氯化稀土 5 份，碳酸稀土 1份，氯化鈰8份，丙烯酸樹(shù)脂8份，硅酸鈉8份，氯化鈉4份，苯并三氮唑2.5份， 單寧酸4份，沒(méi)食子酸3份，二酚基丙烷1.9份，鉬酸鉀15份，氧化劑高錳酸鉀1份，交聯(lián)劑 順丁烯二酸酐0.2份，水60份。
[0016] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將硝酸鈰、氯化稀土、碳酸稀土和氯化鈰溶于水中，攪拌溶解得溶液A; 2) 將丙烯酸樹(shù)脂、硅酸鈉、氯化鈉、苯并三氮唑、單寧酸、沒(méi)食子酸、二酚基丙烷混合，加 熱至65°C，攪拌60min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，加入余下組分，攪拌均勻即可，得到鋁合金表面復(fù)合鈍化 劑。
[0017] 實(shí)施例3 一種鋁合金表面復(fù)合鈍化劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：硝酸鈰8份，氯化稀土 4份， 碳酸稀土 1.5份，氯化鈰4份，丙烯酸樹(shù)脂14份，硅酸鈉4份，氯化鈉7份，苯并三氮唑0.9份， 單寧酸2份，沒(méi)食子酸4份，二酚基丙烷1.1份，鉬酸鉀12份，氧化劑過(guò)硫酸銨2份，交聯(lián)劑 二乙烯苯0.4份，水50份。
[0018]制備方法，包括如下步驟： 1) 將硝酸鈰、氯化稀土、碳酸稀土和氯化鈰溶于水中，攪拌溶解得溶液A; 2) 將丙烯酸樹(shù)脂、硅酸鈉、氯化鈉、苯并三氮唑、單寧酸、沒(méi)食子酸、二酚基丙烷混合，加 熱至65°C，攪拌60min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，加入余下組分，攪拌均勻即可，得到鋁合金表面復(fù)合鈍化 劑。
[0019] 實(shí)施例4 一種鋁合金表面復(fù)合鈍化劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下:硝酸鈰12份，氯化稀土2份， 碳酸稀土2.5份，氯化鈰6份，丙烯酸樹(shù)脂10份，硅酸鈉6份，氯化鈉5份，苯并三氮唑1.6份， 單寧酸3份，沒(méi)食子酸6份，二酚基丙烷1.5份，鉬酸鉀8份，氧化劑過(guò)硫酸銨4份，交聯(lián)劑順 丁烯二酸酐0.6份，水40份。
[0020] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將硝酸鈰、氯化稀土、碳酸稀土和氯化鈰溶于水中，攪拌溶解得溶液A; 2) 將丙烯酸樹(shù)脂、硅酸鈉、氯化鈉、苯并三氮唑、單寧酸、沒(méi)食子酸、二酚基丙烷混合，加 熱至65°C，攪拌60min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，加入余下組分，攪拌均勻即可，得到鋁合金表面復(fù)合鈍化 劑。
[0021] 實(shí)施例5 一種鋁合金表面復(fù)合鈍化劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下:硝酸鈰10份，氯化稀土3份， 碳酸稀土2份，氯化鈰5份，丙烯酸樹(shù)脂12份，硅酸鈉5份，氯化鈉6份，苯并三氮唑1.3份，單寧 酸2.5份，沒(méi)食子酸5份，二酚基丙烷1.3份，鉬酸鉀10份，氧化劑高錳酸鉀3份，交聯(lián)劑二乙 烯苯0.5份，水45份。
[0022]制備方法，包括如下步驟： 1) 將硝酸鈰、氯化稀土、碳酸稀土和氯化鈰溶于水中，攪拌溶解得溶液A; 2) 將丙烯酸樹(shù)脂、硅酸鈉、氯化鈉、苯并三氮唑、單寧酸、沒(méi)食子酸、二酚基丙烷混合，加 熱至65°C，攪拌60min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 3)將溶液B加入到溶液A中，加入余下組分，攪拌均勻即可，得到鋁合金表面復(fù)合鈍化 劑。
[0023] 對(duì)比例1 本實(shí)施例同實(shí)施例5的區(qū)別僅在于:不包含氯化稀土和碳酸稀土，其他組分及其含量， 制備方法同實(shí)施例5。
[0024] 對(duì)比例2 本實(shí)施例同實(shí)施例5的區(qū)別僅在于:不包含硝酸鈰和鉬酸鉀，其他組分及其含量，制備 方法同實(shí)施例5。
[0025] 將鋁合金用DK7732型電火花數(shù)控線切割機(jī)床加工成規(guī)格為13mmX13mmX5mm 的小片，打磨，直到表面露出金屬光澤、平整且無(wú)劃痕即可，作為測(cè)試樣品，將鋁合金浸泡在 實(shí)施例1~5及對(duì)比例1和2的鋁合金表面復(fù)合鈍化劑中進(jìn)行鈍化，至鋁合金表面形成鈍化膜， 記錄成膜時(shí)間，結(jié)果見(jiàn)表1。
[0026] 參照機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 6073-1992,采用全浸腐蝕試驗(yàn)測(cè)定鋁合金表面復(fù)合鈍 化劑在鋁合金表面形成涂層的耐蝕性能:取樣品浸入5% NaCl溶液中浸泡，試樣用塑料繩 懸掛，上端距液面大于2cm，溶液pH值為6.5,每隔六天更換一次鹽水，敞口放置，溫度 25±2°C，記錄每個(gè)樣品出現(xiàn)第一個(gè)紅銹的時(shí)間，耐蝕時(shí)間作為耐蝕性評(píng)價(jià)結(jié)果。
[0027]中性鹽霧試驗(yàn)： 試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度保持在35°C，壓縮空氣要預(yù)熱到45°C之間并調(diào)節(jié)到足夠的壓力。氯化 納溶液的質(zhì)量濃度為5%± 1%，冷凝后溶液的pH值在6.5-7.2之間。在鹽霧試驗(yàn)過(guò)程中，降霧 量應(yīng)控制在如下范圍：每80cm2水平面內(nèi)，每小時(shí)收集的降霧量平均為1.0~2.0ml之間，將試 樣放置在試驗(yàn)箱中進(jìn)行連續(xù)噴霧72小時(shí)，測(cè)定平面部腐蝕程度。
[0028]涂膜附著力實(shí)驗(yàn)： 在試驗(yàn)片的涂膜上間隔1mm刻畫(huà)橫豎垂直的線，根據(jù)斷開(kāi)處裂痕擴(kuò)展的大小判定涂膜 的脆性及對(duì)本材質(zhì)的附著性能是否良好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鋁合金表面復(fù)合鈍化劑，其特征在于，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：硝酸鈰5~15 份，氯化稀土 1~5份，碳酸稀土 1~3份，氯化鈰2~8份，丙烯酸樹(shù)脂8~16份，硅酸鈉2~8份，氯 化鈉4~8份，苯并三氮唑0.5~2.5份，單寧酸1~4份，沒(méi)食子酸3~7份，二酚基丙烷0.7~1.9 份，鉬酸鉀5~15份，氧化劑1~5份，交聯(lián)劑0.2~0.8份，水30~60份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鋁合金表面復(fù)合鈍化劑，其特征在于:所述氧化劑為高錳酸鉀或 者過(guò)硫酸銨。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鋁合金表面復(fù)合鈍化劑，其特征在于:所述交聯(lián)劑為二乙烯苯或 者順丁烯二酸酐。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鋁合金表面復(fù)合鈍化劑，其特征在于，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如 下：硝酸鈰8~12份，氯化稀土2~4份，碳酸稀土 1.5~2.5份，氯化鈰4~6份，丙烯酸樹(shù)脂10~14 份，硅酸鈉4~6份，氯化鈉5~7份，苯并三氮唑0.9~1.6份，單寧酸2~3份，沒(méi)食子酸4~6份，二 酚基丙烷1.1~1.5份，鉬酸鉀8~12份，氧化劑2~4份，交聯(lián)劑0.4~0.6份，水40~50份。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鋁合金表面復(fù)合鈍化劑，其特征在于，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如 下:硝酸鈰10份，氯化稀土 3份，碳酸稀土 2份，氯化鈰5份，丙烯酸樹(shù)脂12份，硅酸鈉5份，氯化 鈉6份，苯并三氮唑1.3份，單寧酸2.5份，沒(méi)食子酸5份，二酚基丙烷1.3份，鉬酸鉀10份，氧 化劑3份，交聯(lián)劑0.5份，水45份。6. 權(quán)利要求1所述鋁合金表面復(fù)合鈍化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 將硝酸鈰、氯化稀土、碳酸稀土和氯化鈰溶于水中，攪拌溶解得溶液A; 2) 將丙烯酸樹(shù)脂、硅酸鈉、氯化鈉、苯并三氮唑、單寧酸、沒(méi)食子酸、二酚基丙烷混合，加 熱至60~70°C，攪拌50~80min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，加入余下組分，攪拌均勻即可，得到鋁合金表面復(fù)合鈍化 劑。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋁合金表面復(fù)合鈍化劑的制備方法，其特征在于:步驟2)中加 熱至65°C，攪拌60min。
【文檔編號(hào)】C23C22/40GK105951080SQ201610478034
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月27日
【發(fā)明人】灝や負(fù), 尤為
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