專利名稱：用于鋁合金表面處理的稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了ー種環(huán)保型鋁合金表面處理劑，具體是涉及ー種用于鋁合金表面處理的稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑。
背景技術(shù)：
鋁合金在普通大氣條件下由于其表面形成的ー層自然鈍化物膜使鋁合金具有很好的耐蝕性能。隨著現(xiàn)代エ業(yè)的發(fā)展，大氣污染程度的日益嚴(yán)重，在較高濕度環(huán)境下，侵蝕性鹽離子、腐蝕性氣氛SO2以及氮的氧化物NOx之間的交互作用對鋁合金造成的腐蝕是不容忽視的，鋁合金常常出現(xiàn)點蝕等局部腐蝕，在應(yīng)力作用下，容易引發(fā)腐蝕疲勞，導(dǎo)致材料的破壞，如何采取有效的表面處理措施抑制鋁合金的腐蝕成為業(yè)內(nèi)科技工作者面臨的重要問 題。在眾多的表面處理措施中，六價鉻酸鹽處理技術(shù)已經(jīng)很成熟，應(yīng)用廣泛，但鉻酸鹽轉(zhuǎn)化處理液含有對人體及環(huán)境極為有害的六價鉻，不僅處理過程中會產(chǎn)生污染，而且轉(zhuǎn)化膜中的六價鉻還將導(dǎo)致被處理產(chǎn)品在日后使用及廢棄時對環(huán)境造成二次污染，因此隨著人們環(huán)保意識和對六價鉻離子毒害性的認(rèn)識的提高，可以預(yù)見六價鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化處理技術(shù)的使用越來越受到嚴(yán)格限制。在此背景下，研究開發(fā)環(huán)境友好型化學(xué)轉(zhuǎn)化處理技術(shù)以替代傳統(tǒng)的鉻酸鹽處理的新エ藝就成為業(yè)內(nèi)的熱點和重點。稀土元素是指鑭系等17種元素，簡稱稀土(RE或R)。這些元素由于原子結(jié)構(gòu)特殊，加之化學(xué)性質(zhì)十分活潑，能與其它元素組成品類繁多、功能千變?nèi)f化、用途各異的新型材料，被稱為“現(xiàn)代エ業(yè)的維生素”和神奇的“新材料寶庫”，已廣泛應(yīng)用于冶金、機械、石油、化工、玻璃、陶瓷等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。在金屬表面處理領(lǐng)域，稀土鹽也由于其獨特的性能而成為業(yè)內(nèi)研究中的ー個熱點。目前，國內(nèi)外就稀土對金屬表面處理的研究主要集中在金屬表面稀土轉(zhuǎn)化膜成膜エ藝方面，至今已開發(fā)出単一的稀土溶液浸泡法、含強氧化劑以及其它添加劑的浸泡、波美層處理等方法。在稀土金屬鹽中，鈰鹽和鑭鹽由于比較常見，對環(huán)境危害不大因而成為是稀土鹽轉(zhuǎn)化的主要研究對象。一般認(rèn)為，稀土表面轉(zhuǎn)化膜形成エ藝不同，膜的形成機理也不一樣。就稀土鹽浸泡エ藝而言，目前普遍認(rèn)同的由Hinton等提出著名陰極成膜機理當(dāng)稀土鹽溶液作用于金屬表面時，金屬表面局部微區(qū)形成腐蝕微電池，微電池的微陽極發(fā)生金屬的溶解，微陰極發(fā)生O的還原使微陰極區(qū)Off濃度増大。界面局部pH值上升而趨于堿性，使得稀土離子形成不溶性氫氧化物附著于金屬表面；就加強氧化劑エ藝而言，鋼板表面轉(zhuǎn)化膜成膜的機理與陰極成膜機理相似，不過微陰極區(qū)除了 O2的還原反應(yīng)外，還有強氧化劑參加還原反應(yīng)，從而使成膜速率加快。也有學(xué)者認(rèn)為加強氧化劑エ藝中，溶液中的O2并不參加還原反應(yīng)，只有強氧化劑參加還原反應(yīng)。金屬表面上生成的這些稀土轉(zhuǎn)化膜，覆蓋了陰極反應(yīng)活性部位，阻礙了氧氣和電子在金屬表面和溶液之間的轉(zhuǎn)移和傳遞，也就是說，陰極還原反應(yīng)被稀土轉(zhuǎn)化膜有效地抑制，而這一反應(yīng)是腐蝕過程中的控制步驟。陰極反應(yīng)受阻，從而導(dǎo)致了金屬表面腐蝕的降低，提聞了耐蝕性能。人們在進(jìn)一歩的研究中又發(fā)現(xiàn)，在實際應(yīng)用中生成的稀土轉(zhuǎn)化膜主要由稀土化合物的固體顆粒沉積而成，膜質(zhì)不均勻，并且當(dāng)膜達(dá)到一定厚度就變得蓬松，導(dǎo)致其防腐能力下降，附著力不強，這就極大地限制了稀土處理在エ業(yè)中的廣泛應(yīng)用。所以必須改進(jìn)稀土鈍化工藝，利用稀土鹽與鈍化劑協(xié)同作用就是其中ー個新型的處理工藝。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)保型的用于鋁合金表面處理的稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下用于鋁合金表面處理的稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑，其特征在于，由如下重量配比的原料組成
銑化劑20 ~ 30g/L
輔助銚化劑I ~ 4g/L
潤濕劑0.1~5g/L
稀土添加劑0.1~2g/L
pH調(diào)節(jié)劑適量。優(yōu)選地是，鈍化劑為過硫酸銨(NH4) 2S208，輔助鈍化劑為20 %氟鋯酸(H2ZrF6)溶液(體積百分含量)，潤濕劑為十二烷基苯磺酸鈉，稀土添加劑為氯化鈰、氯化鑭、硝酸鈰、硝酸鑭中的ー種或幾種，PH調(diào)節(jié)劑為25%氨水溶液(體積百分含量)。較為完善的是，鋁合金無鉻鈍化劑的pH值為3. 5 3. 9，鋁合金無鉻鈍化劑的處理溫度為50 60°C。本發(fā)明用于鋁合金表面處理的稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑，在鈍化劑成膜及稀土改性機理的基礎(chǔ)上，通過鈍化劑及其它成膜助劑等主要成份篩選和復(fù)配，研究出以非鉻酸鹽為主要成膜劑的稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑。具有無毒、無害、無污染、操作簡單、原料來源廣泛、價格低、清潔生產(chǎn)等特點。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在I、采用稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑，成分簡單，不含鉻酸鹽等有毒有害成分，對環(huán)境友好，無污染。2、鋁合金無鉻鈍化劑易于控制，施工方便，處理效果好，適用于規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)。鋁合金無鉻鈍化劑的制備方法，在水中依次按比例加入鈍化劑、輔助鈍化劑、潤濕劑及稀土添加剤，充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙?，用PH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH值至3. 5 3. 9。鋁合金無鉻鈍化劑，無需復(fù)雜的制備エ藝，僅通過簡單的復(fù)配混合即可，大大地提高了生產(chǎn)的效率，安全環(huán)保，不含有毒有害成分。
鋁合金無鉻鈍化劑的使用方法，依次包括鋁合金工件脫脂清洗、水洗、鈍化劑鈍化、水洗、純水洗和自然干燥エ序；脫脂清洗采用堿性脫脂劑，處理時間及處理溫度以鋁合金表面油脂脫除干凈，表面水膜連續(xù)不破裂為準(zhǔn)。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步的說明。實施例I用于鋁合金表面處理的稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑，以IL計，由如下重量的原料組成
過硫酸銨26g
20%氟結(jié)酸溶液3.5g
十二烷基苯磺酸鈉5g
氯化鈰Ig
25%氨水溶液適量。具體的制備方法如下在900g水中依次加入各物料，充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙?，?5%氨水溶液調(diào)節(jié)pH值至3. 5 3. 6,再通過補加水至1L。 在使用時，鋁合金工件依次經(jīng)過脫脂清洗、水洗、鈍化劑鈍化(處理溫度優(yōu)選為50 60°C )、水洗、純水洗和自然干燥エ序。其中，脫脂清洗采用堿性脫脂劑，處理時間及處理溫度以鋁合金表面油脂脫除干凈，表面水膜連續(xù)不破裂為準(zhǔn)。實施例2用于鋁合金表面處理的稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑，以2L計，由如下重量的原料組成
過疏酸銨40g
20%氟拾酸溶液4g
十二烷基苯橫酸鈉2g
氣化銅0.8g
25%氨水溶液適量。具體的制備方法如下在1880g水中依次加入各物料，充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙猓?5%氨水溶液調(diào)節(jié)pH值至3. 6 3. 8，再通過補加水至2L。實施 例3用于鋁合金表面處理的稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑，以IL計，由如下重量的原料組成
過疏酸銨22g
20%氟拾酸溶液Ig
十二烷基苯橫酸鈉0.6g
硝酸鈰O. Ig
25%氨水溶液適量。具體的制備方法如下在950g水中依次加入各物料，充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙?，?5%氨水溶液調(diào)節(jié)pH值至3. 8 3. 9，再通過補加水至IL0實施例4用于鋁合金表面處理的稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑，以IL計，由如下重量的原
料組成
過疏酸銨28g
20%氟拾酸溶液3g
十二烷基苯橫酸鈉O. Ig
硝酸銅1.8g
25%氨水溶液適量。具體的制備方法如下在960g水中依次加入各物料，充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙?，?5%氨水溶液調(diào)節(jié)pH值至3. 7 3. 9，再通過補加水至1L。實施例5用于鋁合金表面處理的稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑，以5L計，由如下重量的原料組成過硫酸銨150g20%氟梧酸溶液12.5g十二燒基苯橫酸納 15g氯化鈰 5g硝酸飾 5g25%氨水溶液適量。具體的制備方法如下在4750g水中依次加入各物料，充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙?，?5%氨水溶液調(diào)節(jié)pH值至3. 5 3. 7，再通過補加水至5L。

實施例6用于鋁合金表面處理的稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑，以3L計，由如下重量的原料組成
過疏酸銨72g 20%氟拾酸溶液12g 十二烷基苯橫酸鈉13.5g 氯化鑭1.5g 硝酸鑭2.1g 25%氨水溶液適量。具體的制備方法如下在2895g水中依次加入各物料，充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙?，?5%氨水溶液調(diào)節(jié)pH值至3. 6 3. 7，再通過補加水至3L。以上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明結(jié)構(gòu)所作的舉例和說明，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.用于鋁合金表面處理的稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑，其特征在于，由如下重量配比的原料組成銑化劑20 ~ 30g/L輔助錢化劑I ~ 4g/L潤濕劑0.1 ~5g/L稀土添加劑0.1~2g/LpH調(diào)節(jié)劑適量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于鋁合金表面處理的稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑，其特征在于，所述鈍化劑為過硫酸銨。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于鋁合金表面處理的稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑，其特征在于，所述輔助鈍化劑為20%氟鋯酸溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于鋁合金表面處理的稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑，其特征在于，所述潤濕劑為十二烷基苯磺酸鈉。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于鋁合金表面處理的稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑，其特征在于，所述稀土添加劑為氯化鈰、氯化鑭、硝酸鈰、硝酸鑭中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于鋁合金表面處理的稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑，其特征在于，所述PH調(diào)節(jié)劑為25%氨水溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6任一項所述的用于鋁合金表面處理的稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑，其特征在于，鋁合金無鉻鈍化劑的pH值為3. 5 3. 9。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 6任一項所述的用于鋁合金表面處理的稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑，其特征在于，鋁合金無鉻鈍化劑的處理溫度為50 60°C。
9.權(quán)利要求I 8任一項所述的用于鋁合金表面處理的稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑的制備方法，其特征在于，在水中依次按比例加入鈍化劑、輔助鈍化劑、潤濕劑及稀土添加齊U，充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙?，用PH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH值至3. 5 3. 9。
10.權(quán)利要求I 8任一項所述的用于鋁合金表面處理的稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑的使用方法，其特征在于，依次包括鋁合金工件脫脂清洗、水洗、鈍化劑鈍化、水洗、純水洗和自然干燥工序；脫脂清洗采用堿性脫脂劑，處理時間及處理溫度以鋁合金表面油脂脫除干凈，表面水膜連續(xù)不破裂為準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)保型鋁合金表面處理劑，具體是涉及一種用于鋁合金表面處理的稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑。在鈍化劑成膜及稀土改性機理的基礎(chǔ)上，通過鈍化劑及其它成膜助劑等主要成份篩選和復(fù)配，研究出以非鉻酸鹽為主要成膜劑的稀土改性的鋁合金無鉻鈍化劑。具有無毒、無害、無污染、操作簡單、原料來源廣泛、價格低、清潔生產(chǎn)等特點。
文檔編號C23C22/34GK102703891SQ20121023438
公開日2012年10月3日 申請日期2012年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月7日
發(fā)明者饒丹 申請人:合肥華清金屬表面處理有限責(zé)任公司