專利名稱：用于鋁合金的復(fù)合無鉻轉(zhuǎn)化鍍層的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種在由鋁合金制成的零件上制備復(fù)合無鉻轉(zhuǎn)化鍍層的方法。
鉻酸鹽轉(zhuǎn)化鍍層用于保護由鋁合金制成的零件免遭腐蝕。這些鍍層是通過用含六價鉻的溶液處理零件的鋁表面形成的。六價鉻被國際癌癥研究機構(gòu)(IARC)認定為第一類或證實的人類致癌物質(zhì)。因此，應(yīng)盡可能避免使用這樣的鍍層。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于鋁合金零件上的復(fù)合無鉻轉(zhuǎn)化鍍層。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種在由鋁合金制成的零件上沉積不含鉻的鍍層的方法。
根據(jù)本發(fā)明，復(fù)合無鉻轉(zhuǎn)化鍍層施用在由鋁合金制成的零件上的方法是首先將零件浸漬在含陽極抑制劑的溶液中，然后將零件浸漬在含陰極腐蝕抑制劑的溶液中。陽極抑制劑在酸性還原條件下沉積，理想地是進行價態(tài)變化到還原態(tài)?？梢杂糜谛纬杀景l(fā)明鍍層的陽極抑制劑的例子包括鎢酸鹽、高錳酸鹽、釩酸鹽、鉬酸鹽物質(zhì)、及其混合物。陰極抑制劑在堿性還原條件下沉積，理想地是進行價態(tài)變化。陰極抑制劑的例子包括鈷、鈰、其他諸如鐠的鑭系元素、及其混合物。
在本發(fā)明的一個實施方案中，陰極腐蝕抑制劑包括在去離子水中是約10g/L至約30g/L的硝酸鈰(III)，陽極抑制劑溶液是在氫氧化銨中包括10g/L的鎢酸的溶液。
本發(fā)明的復(fù)合無鉻轉(zhuǎn)化鍍層包括厚度是約0.96μm至約1.51μm的Ce2(WO4)3。
本發(fā)明的復(fù)合無鉻轉(zhuǎn)化鍍層的其他細節(jié)和其他目的及優(yōu)點將在下面的詳述部分說明。
優(yōu)選實施方案詳述本發(fā)明涉及基于通過浸漬方法使陽極和陰極腐蝕抑制化合物順序沉積在由鋁合金制成的零件上而形成的轉(zhuǎn)化鍍層，鋁合金的例子是基本上由1.0wt％的鎂、0.25wt％的銅、0.6wt％的硅、0.25wt％的鉻和平衡量的鋁及不可避免的雜質(zhì)組成的鋁合金6061。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用本發(fā)明的方法得到的鍍層重量可以與用鉻酸鹽轉(zhuǎn)化鍍層方法得到的鍍層重量相類似。鍍層重量是約400-800mg/ft2。
在待涂覆的鋁合金零件表面上施加本發(fā)明的鍍層之前，用200-400粒度的砂紙將鋁合金零件的一個表面或多個表面磨光。磨光后，用柔性洗滌劑洗滌待鍍覆的表面，然后順序用自來水、去離子水和乙醇漂洗。
將零件磨光、洗滌和漂洗后，首先在室溫下將其浸漬在含有陽極抑制劑物質(zhì)的溶液中，不要進行任何攪拌。陽極抑制劑物質(zhì)選自于鎢酸鹽、高錳酸鹽、釩酸鹽、鉬酸鹽、及其混合物。適用的一種溶液是在氫氧化銨中含有約10g/L至約20g/L的鎢酸，其pH是約11至約12。例如，一種合適的溶液是在氫氧化銨中含有10g/L的鎢酸，其pH是11.82。優(yōu)選將鋁合金零件在含有陽極抑制劑的溶液中浸漬約3分鐘至約15分鐘。其它適用的溶液是含有約1.0g/L至約100g/L的陽極抑制劑物質(zhì)的溶液。
在含有陽極抑制劑物質(zhì)的溶液中浸漬后，將鋁合金零件浸漬在含有陰極腐蝕抑制劑物質(zhì)的溶液中，也是在室溫下將零件浸漬在溶液中，不要進行任何攪拌。適用的溶液包括鈷、鈰、其他諸如鐠的鑭系元素、及其混合物?？梢允褂迷谌ルx子水中含有約10g/L至約50g/L、優(yōu)選約10g/L至約30g/L的硝酸鈰(III)且其pH是約3.5至約3.6的溶液。將鋁合金零件在陰極抑制劑溶液中浸漬約3分鐘至約15分鐘。其他含有其他陰極腐蝕抑制劑物質(zhì)的溶液也可含有約10g/L至約50g/L的陰極腐蝕抑制劑物質(zhì)，在其使用過程中的浸漬時間與上述相同。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明處理后的鋁合金6061零件與未處理的鋁合金6061相比，其阻透性和自然腐蝕速度都改進了10倍。
用下述實施例說明本發(fā)明的方法。
實施例用三種溶液將轉(zhuǎn)化鍍層施加在6061鋁腐蝕試片上。這三種溶液是溶液#1在去離子水中的10g/L的硝酸鈰(III)，pH＝3.60；溶液#2在去離子水中的30g/L的硝酸鈰(III)，pH＝3.5；和溶液＃3在氫氧化銨中的10g/L的鎢酸，pH＝11.82。
用220和400粒度的砂紙將腐蝕試片磨光，用柔性洗滌劑洗滌，用自來水、去離子水和乙醇漂洗。用三種不同的方法但都是在室溫下和不攪拌的條件下將試片浸漬。這三種方法描述在下表中。
用X射線熒光光譜儀分析鋁合金零件并測定鍍層重量。該方法測定的一般鍍層組成列舉在上表中。
用電化學(xué)阻抗光譜法評價轉(zhuǎn)化鍍層的質(zhì)量。上面所示的鍍層的阻抗譜圖證實了該鍍層具有抗腐蝕性，并且先用陽極抑制劑物質(zhì)(鎢酸鹽)處理然后用陰極抑制劑物質(zhì)(鈰)處理可以得到最佳效果。但是，如果需要，鋁合金零件可以先浸漬在含有陰極抑制劑物質(zhì)的溶液中然后浸漬在含有陽極抑制劑物質(zhì)的溶液中。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案形成的鍍層包括厚度是約0.96μm至約1.51μm的Ce2(WO4)3。
很明顯，本發(fā)明提供了一種能夠達到上述目的、方法和優(yōu)點的用于鋁合金的復(fù)合無鉻轉(zhuǎn)化鍍層。雖然本發(fā)明是用其具體實施方案來說明的，但是，對于閱讀過上述說明的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，其他的一些替換、改進和變化是顯而易見的。因此，所附的權(quán)利要求書的保護范圍應(yīng)當(dāng)包括那些替換、改進和變化。
權(quán)利要求
1.一種用于由鋁合金制成的零件的復(fù)合無鉻轉(zhuǎn)化鍍層，所說的鍍層含有陽極抑制劑物質(zhì)和陰極腐蝕抑制劑物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)化鍍層，其中，所說的陽極抑制劑物質(zhì)選自于鎢酸鹽、高錳酸鹽、釩酸鹽、鉬酸鹽、及其混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)化鍍層，其中，所說的陰極腐蝕抑制劑物質(zhì)選自于鈷、鈰、其它鑭系元素、及其混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)化鍍層，其中，所說的鍍層包括Ce2(WO4)3，鍍層重量是約400mg/ft2至約800mg/ft2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)化鍍層，其中，所說的鍍層含有鈰和鎢酸鹽。
6.一種在鋁合金零件上形成無鉻轉(zhuǎn)化鍍層的方法，其包括下述步驟提供含有陽極抑制劑物質(zhì)的第一種溶液；提供含有陰極腐蝕抑制劑物質(zhì)的第二種溶液；和將所說的鋁合金零件浸漬在所說的的第一種溶液和第二種溶液中的第一種溶液中，然后浸漬在所說的的第一種溶液和第二種溶液中的第二種溶液中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所說的提供第一種溶液的步驟包括提供含有濃度是約10g/L至約20g/L的選自于鎢酸鹽、高錳酸鹽、釩酸鹽、鉬酸鹽、及其混合物的陽極抑制劑物質(zhì)的溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所說的提供第二種溶液的步驟包括提供含有濃度是約10g/L至約50g/L的選自于鈷、鈰、其他鑭系元素、及其混合物的陰極腐蝕抑制劑物質(zhì)的溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所說的浸漬步驟包括將所說的鋁合金零件浸漬在所說的第一種溶液中，然后浸漬在所說的第二種溶液中。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所說的浸漬步驟包括將所說的鋁合金零件浸漬在所說的第二種溶液中，然后浸漬在所說的第一種溶液中。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所說的第一種溶液和第二種溶液都保持于室溫，將所說的鋁合金零件在不攪拌的條件下浸漬在所說的溶液中。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所說的提供第一種溶液的步驟包括提供pH是約11-12且含有在氫氧化銨中濃度是約10g/L至約20g/L的鎢酸的溶液，其中，所說的鋁合金零件在所說的第一種溶液中的浸漬時間是約3分鐘至約15分鐘。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所說的提供第二種溶液的步驟包括提供pH是約3.5至約3.6且含有在去離子水中濃度是約10g/L至約50g/L的硝酸鈰(III)的溶液，所說的鋁合金零件在所說的第二種溶液中的浸漬時間是約3分鐘至約15分鐘。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，在將所說的鋁合金零件浸漬在所說的的第一種溶液和第二種溶液中的第一種溶液之前，其還包括將待鍍覆的所說的鋁合金的至少一個表面進行磨光處理，用柔性洗滌劑洗滌所說的至少一個表面，然后將所說的至少一個表面漂洗。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所說的漂洗步驟包括將所說的至少一個表面順序在自來水、去離子水和乙醇中漂洗。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于由鋁合金制成的零件的復(fù)合無鉻轉(zhuǎn)化鍍層。該鍍層的形成方法是:提供含有陽極抑制劑物質(zhì)的第一種溶液,提供含有陰極腐蝕抑制劑物質(zhì)的第二種溶液,將待鍍覆的零件浸漬在第一種溶液和第二種溶液的第一種溶液中,然后浸漬在第一種溶液和第二種溶液的第二種溶液中。合適的陽極抑制劑物質(zhì)包括鎢酸鹽、高錳酸鹽、釩酸鹽、鉬酸鹽、及其混合物。合適的陰極腐蝕抑制劑包括鈷、鈰、其它鑭系元素、及其混合物。在一個實施方案中,轉(zhuǎn)化鍍層是用含有鈰的溶液和含有鎢酸鹽的溶液形成的。
文檔編號C23C22/73GK1381614SQ0114560
公開日2002年11月27日 申請日期2001年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月19日
發(fā)明者M·R·亞沃羅夫斯基, M·A·克里茨曼 申請人:聯(lián)合工藝公司