一種鏡面鋁板的無鉻鈍化前處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鏡面鋁板的無鉻鈍化前處理方法，包括脫脂—水洗—表調—水洗—無鉻鈍化—純水洗。其中脫脂溶液的組成為：氫氧化鉀含量1～4wt%、硅酸鉀含量0.5～1.6wt%、四硼酸鉀含量0.3～1.2wt%、脂肪醇烷氧基醚含量0.5～2wt%及復合緩蝕劑含量0.1～0.8wt%；表調溶液的組成為：磷酸含量1～4wt%、氫氟酸0.15～0.3wt%；無鉻鈍化溶液的組成為：六氟鋯酸含量0.2～0.6wt%、六氟鈦酸含量0.05～0.2wt%、硝酸鎂含量0.5～1.6wt%、氫氟酸含量0.03～0.07wt%、硫酸鈉含量0.02～0.05wt%、3-氨基丙基三乙氧基硅烷含量0.1～0.3%及鑭系稀土化合物含量0.006～0.01wt%。本發(fā)明的無鉻鈍化前處理方法處理鏡面鋁板時能滿足鏡面不失光、鈍化膜層無色透明，可取代目前鏡面鋁板所采用的六價鉻鈍化方法。
【專利說明】一種鏡面鋁板的無鉻鈍化前處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁合金化學轉化膜【技術領域】，具體來說，涉及噴涂前用于處理鏡面鋁板的無鉻鈍化前處理方法。
【背景技術】
[0002]鏡面鋁板是指通過軋延、打磨等多種方法處理，使板材表面呈現(xiàn)鏡面效果的鋁板。鏡面鋁板的應用十分廣泛，其被廣泛應用于照明燈具反射板及燈具裝飾、太陽能集熱反光材料、室內建筑裝飾、外墻裝飾、家用電器面板、電子產品外殼、汽車內外裝飾、標牌、標識等領域。適合做鏡面鋁板的鋁材主要是純鋁系列即I系列鋁材。目前市場上流通最多的鏡面鋁板是1050、1070及1085系列。
[0003]化學轉化膜是處理鋁表面最常用的一種技術，廣泛應用于各個領域。化學轉化膜具有一定的耐蝕性和較好的物理吸附能力，能明顯改善鋁合金的耐腐蝕性能及大大提高鋁板與油漆涂層之間的附著力，是鋁板涂裝前首選的前處理方法，其處理工藝易實現(xiàn)、不消耗電能、所需設備簡單、處理速度快及處理成本低。目前國內常見的鋁合金化學轉化膜的方法是六價鉻化學轉化膜方法。該方法含有對環(huán)境及人體極為有害的六價鉻，不僅在處理過程中會產生危害和污染，而且鈍化膜中含有的六價鉻還將導致被處理的產品在日后使用和報廢時對環(huán)境造成二次污染。對此國家有嚴格的規(guī)定，如鉻化處理工藝排放的廢液中六價鉻的含量不能超過0.5ppm。因此使用的廠家在廢水處理上需花費大量的資金。國外的限制更嚴苛，目前美國及歐盟已經(jīng)全面禁止使用六價鉻轉化膜方法，而且從2007年開始所有進口的機動車輛零部件不允許再含有鉻轉化膜，含有鉻轉化膜的費料視為有毒費料。
[0004]目前無鉻鈍化是替代六價鉻鈍化的主要研究方向,無鉻鈍化是指鈍化液和鈍化后的產品中不含鉻及鉻離子，不會對人體和環(huán)境造成危害。鋁及鋁合金無鉻鈍化處理技術主要分為鋯鈦類處理、硅烷處理、稀土轉化膜、高錳酸鹽轉化膜、鈷鹽轉化膜、鋰鹽轉化膜、有機酸轉化膜等。目前在實踐中獲得應用的有鋯鈦轉化處理和硅烷處理，但其轉化膜的耐蝕性能仍低于六價鉻鈍化膜，所以還需進一步研究才能完全替代六價鉻鈍化，獲得更廣泛的應用。
[0005]鏡面鋁板主要是I系列的鋁材，耐腐蝕性能較差，在加工處理過程中要使鋁板保持鏡面的外觀比較困難，產品需要噴涂清漆以提高耐蝕性能和保護鏡面，噴涂前處理工藝主要為脫脂一表調一鈍化。目前市面上出現(xiàn)的鋁合金無鉻鈍化處理技術均會造成鏡面鋁板失光或者在表面形成淡藍色或彩色膜層，而鏡面鋁板的前處理工藝要求鏡面不能失光、鈍化膜層無色透明，所以現(xiàn)有的無鉻鈍化處理技術不能滿足要求。國內鏡面鋁板噴涂前處理方法基本上都是采用六價鉻鈍化，六價鉻鈍化工藝能滿足鏡面不失光、鈍化膜層無色透明，而且噴涂合適的清漆后，耐CASS性能可達240h (試驗參考GB/T10125-1997)，240h冷凝水試驗+高壓水噴射試驗(試驗參考大眾汽車集團標準TL52451-2008)漆膜無起泡、開裂和脫落。目前沒有相關報道鏡面鋁板經(jīng)無鉻鈍化處理后噴涂清漆可以達到如上性能要求。綜上，亟待開發(fā)性能優(yōu)秀的鏡面鋁板無鉻鈍化前處理方法。
【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種噴涂前用于處理鏡面鋁板的無鉻鈍化前處理方法，以替代目前處理鏡面鋁板所用的六價鉻鈍化前處理方法。
[0007]本發(fā)明采用以下的技術方案來實現(xiàn):
[0008]一種鏡面鋁板的無鉻鈍化前處理方法，所述前處理方法包括如下步驟:
[0009]脫脂一7jC洗一表調一7jC洗一無鉻鈍化一純水洗；
[0010]其中，脫脂過程中脫脂液的組成為:氫氧化鉀I~4wt%、硅酸鉀0.5~1.6wt%、四硼酸鉀0.3~1.2wt%、脂肪醇烷氧基醚0.5~2wt%及復合緩蝕劑0.1~0.8wt%,溶劑為水；
[0011]表調過程中表調溶液的組成為:磷酸I~4wt%、氫氟酸0.15~0.3wt%,溶劑為水；
[0012]無鉻鈍化過程中鈍化溶液的組成為:六氟錯酸0.2~0.6wt%、六氟鈦酸0.05~
0.2wt%、硝酸鎂0.5~1.6wt%、氫氟酸0.03~0.07wt%、硫酸鈉0.02~0.05wt%、3_氨基丙基三乙氧基硅烷0.1~0.3%及鑭系稀土化合物0.006~0.01wt%，溶劑為去離子水。
[0013]具體地，將鏡面鋁板放入脫脂溶液中清洗3~6min ;清洗好后取出鏡面鋁板放入自來水中沖洗；再放入表調溶液中出光、活化，時間3~5min ;取出鏡面鋁板放入自來水中沖洗；將鏡面鋁板放入無鉻鈍化溶液中處理I~2min ;取出鏡面鋁板用純水洗干凈；最后，將前處理完畢的鏡面鋁板放入烘箱中烘干，烘箱溫度設置為70~80°C ;取出鏡面鋁板冷卻后即可以進行后續(xù)后續(xù)的清漆 噴涂。
[0014]所述復合緩蝕劑由三聚磷酸鉀和溴化鉀混合而成，其中，三聚磷酸鉀與溴化鉀的重量比為100:40~50。本發(fā)明在脫脂溶液中添加復合緩蝕劑能顯著降低鏡面鋁板在清洗時出現(xiàn)的失光，再通過表調工序，鏡面鋁板會恢復到未處理之前的鏡面效果。
[0015]所述鑭系稀土化合物為氯化鑭。
[0016]所述表調溶液的溫度為10~40°C，用氨水調整pH值為1.5~3。
[0017]所述脫脂液的溫度為50~65°C，采用醋酸調整pH值為10~12。
[0018]所述鈍化溶液的溫度為10~40°C，采用氨水調整pH值為2.5~3.5。
[0019]所述純水洗過程分兩次進行，先用一道純水洗去樣件表面殘留的無鉻鈍化溶液，再用一道新鮮的純水徹底清潔樣件表面，從而確保無鉻鈍化膜不受雜質污染。
[0020]上述處理鏡面鋁板的無鉻鈍化前處理方法既可以采用噴淋又可以采用浸泡。
[0021]本發(fā)明所述的無鉻鈍化溶液會與鋁材發(fā)生反應，在鋁基材表面沉積一層鋯鈦復合氧化物膜層，溶液中的稀土元素鑭會與氧化物膜層中部分未配對電子的氧原子結合，從而改變了鋯鈦復合氧化物膜層的結構，使得膜層外觀為無色透明；溶液中添加的3-氨基丙基三乙氧基硅烷水解后會與含水復合氧化物膜層中的羥基結合，起到封閉膜層中的孔隙并通過硅烷在氧化物膜層與漆膜之間的橋聯(lián)作用提高了漆膜與氧化物膜層之間的結合力，因此漆膜在鏡面鋁板上的附著力更好。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術，具有如下優(yōu)點:(1)本發(fā)明的無鉻鈍化前處理方法不含六價鉻，形成的鈍化膜也不含鉻元素，不會對人體和環(huán)境造成危害，滿足了 WEES和ROHS指令的要求；(2)本發(fā)明的無鉻鈍化前處理方法處理鏡面鋁板時能滿足鏡面不失光、鈍化膜層無色透明 ，可取代目前鏡面鋁板所采用的六價鉻鈍化方法；(3)經(jīng)試驗測定，用本發(fā)明的無鉻鈍化前處理方法處理的鏡面鋁板噴涂清漆后的耐蝕性能與六價鉻鈍化前處理方法處理的鏡面鋁板噴涂清漆后的耐蝕性能相當；(4)本發(fā)明的無鉻鈍化前處理過程工藝簡單易控，工藝穩(wěn)定，成本較低。
【具體實施方式】
[0022]下面結合具體的實施例進一步闡明本發(fā)明的內容，但這些實施例并不限制本發(fā)明的保護范圍。
[0023]實施例1
[0024](I)脫脂溶液的配制:稱取30g氫氧化鉀、12g硅酸鉀、7g四硼酸鉀、IOg脂肪醇烷氧基醚、復合緩蝕劑5g，溶于IL自來水中，溶解的過程中需加熱到40°C左右并且不斷攪拌，待溶解完后，用醋酸調整pH值為10~12,在室溫下靜止24h后使用；
[0025](2)表調溶液的配制:稱取30g磷酸、3g氫氟酸，溶于IL自來水中，攪拌使其混合均勻，用氨水調整PH值為1.5~3，溫度為22°C ；
[0026](3)無鉻鈍化溶液的配制:稱取4g六氟鋯酸、Ig六氟鈦酸、13g硝酸鎂、0.5g氫氟酸、0.4g硫酸鈉、2g3-氨基丙基三乙氧基硅烷、0.08g氯化鑭，溶于IL去離子水中，攪拌使物質全部溶解并混合均勻，用氨水調整pH值為2.5~3.5，在室溫下靜止24h后使用；
[0027](4)將脫脂溶液加熱到55°C，試樣采用牌號為1050的鏡面鋁板，將試樣放入脫脂溶液中清洗，時間5min ；
[0028](5)清洗好后取出試樣放入自來水中沖洗；
[0029](6)將試樣放入表調溶液中出光、活化，時間4min ；
`[0030](7)取出試樣放入自來水中沖洗；
[0031](8)將試樣放入無鉻鈍化溶液中，時間L 5min ；
[0032](9 )取出試樣先用純水洗一遍；
[0033](10)再用干凈的純水洗一遍；
[0034](11)放入烘箱中烘干20min，烘箱溫度設置為80°C ；
[0035](12)取出試樣冷卻后噴涂清漆，油漆采用市售上海永寧SP系列清漆。
[0036]通過上述處理，鏡面鋁板試樣表面沒有失光、形成的鈍化膜為無色透明，噴涂清漆后仍然保持鏡面效果。經(jīng)過240h CASS試驗(試驗參考GB/T10125-1997)樣件沒有發(fā)生腐蝕，240h冷凝水試驗+高壓水噴射試驗(試驗參考大眾汽車集團標準TL52451-2008)漆膜無起泡、開裂和脫落。
[0037]實施例2
[0038](I)脫脂溶液的配制:稱取24g氫氧化鉀、IOg硅酸鉀、Sg四硼酸鉀、15g脂肪醇烷氧基醚、復合緩蝕劑6.5g，溶于IL自來水中，溶解的過程中需加熱到40°C左右并且不斷攪拌，待溶解完后，用醋酸調整pH值為10~12，在室溫下靜止24h后使用；
[0039](2)表調溶液的配制:稱取24g磷酸、1.3g氫氟酸，溶于IL自來水中，攪拌使其混合均勻，用氨水調整PH值為1.5~3，溫度為20°C ；
[0040](3)無鉻鈍化溶液的配制:稱取5g六氟鋯酸、0.8g六氟鈦酸、IOg硝酸鎂、0.6g氫氟酸、0.3g硫酸鈉、2.5g3-氨基丙基三乙氧基硅烷、0.09g氯化鑭,溶于IL去離子水中，攪拌使物質全部溶解并混合均勻，用氨水調整pH值為2.5~3.5，在室溫下靜止24h后使用；
[0041](4)將脫脂溶液加熱到60°C，試樣采用牌號為1070的鏡面鋁板，將試樣放入脫脂溶液中清洗，時間4min ；
[0042](5)清洗好后取出試樣放入自來水中沖洗；
[0043](6)將試樣放入表調溶液中出光、活化，時間4min ；
[0044](7)取出試樣放入自來水中沖洗；
[0045](8)將試樣放入無鉻鈍化溶液中，時間Imin ；
[0046]( 9 )取出試樣先用純水洗一遍；
[0047](10)再用干凈的純水洗一遍；
[0048](11)放入烘箱中烘干20min，烘箱溫度設置為80°C ；
[0049](12)取出試樣冷卻后噴涂清漆，油漆采用市售上海永寧SP系列清漆。
[0050]通過上述處理，鏡面鋁板試樣表面沒有失光、形成的鈍化膜為無色透明，噴涂清漆后仍然保持鏡面效果。經(jīng)過240h CASS試驗(試驗參考GB/T10125-1997)樣件沒有發(fā)生腐蝕，240h冷凝水試驗+高壓水噴射試驗(試驗參考大眾汽車集團標準TL52451-2008)漆膜無起泡、開裂和脫落。
[0051]實施例3
[0052](I)脫脂溶液的配制:稱取15g氫氧化鉀、Sg硅酸鉀、Ilg四硼酸鉀、12g脂肪醇烷氧基醚、復合緩蝕劑7g，溶于IL自來水中，溶解的過程中需加熱到40°C左右并且不斷攪拌，待溶解完后，用醋酸調整pH值為10~12,在室溫下靜止24h后使用。
[0053](2)表調溶液的配制:稱取19g磷酸、Ig氫氟酸，溶于IL自來水中，攪拌使其混合均勻，用氨水調整PH值為1.5~3，溫度為31 °C ；
[0054](3)無鉻鈍化溶液的配制:稱取6g六氟鋯酸、0.6g六氟鈦酸、15g硝酸鎂、0.7g氫氟酸、0.4g硫酸鈉、1.7g3-氨基丙基三乙氧基硅烷、0.1g氯化鑭，溶于IL去離子水中，攪拌使物質全部溶解并混合均勻，用氨水調整pH值為2.5~3.5，在室溫下靜止24h后使用。
[0055](4)將脫脂溶液加熱到55°C，試樣采用牌號為1085的鏡面鋁板，將試樣放入脫脂溶液中清洗，時間3min ；
[0056](5)清洗好后取出試樣放入自來水中沖洗；
[0057](6)將試樣放入表調溶液中出光、活化，時間3min ；
[0058](7)取出試樣放入自來水中沖洗；
[0059](8)將試樣放入無鉻鈍化溶液中，時間Imin ；
[0060](9 )取出試樣先用純水洗一遍；
[0061](10)再用干凈的純水洗一遍；
[0062](11)放入烘箱中烘干20min，烘箱溫度設置為75°C ；
[0063](12)取出試樣冷卻后噴涂清漆，油漆采用市售上海永寧SP系列清漆。
[0064] 通過上述處理，鏡面鋁板試樣表面沒有失光、形成的鈍化膜為無色透明，噴涂清漆后仍然保持鏡面效果。經(jīng)過240h CASS試驗(試驗參考GB/T10125-1997)樣件沒有發(fā)生腐蝕，240h冷凝水試驗+高壓水噴射試驗(試驗參考大眾汽車集團標準TL52451-2008)漆膜無起泡、開裂和脫落。
【權利要求】
1.一種鏡面鋁板的無鉻鈍化前處理方法，其特征在于，所述前處理方法包括如下步驟: 脫脂一水洗一表調一水洗一無鉻鈍化一純水洗； 其中，脫脂過程中脫脂液的組成為:氫氧化鉀I~4wt%、硅酸鉀0.5~1.6wt%、四硼酸鉀0.3~1.2wt%、脂肪醇烷氧基醚0.5~2wt%及復合緩蝕劑0.1~0.8wt%，溶劑為水； 表調過程中表調溶液的組成為:磷酸1~4wt%、氫氟酸0.15~0.3wt%，溶劑為水； 無鉻鈍化過程中鈍化溶液的組成為:六氟錯酸0.2~0.6wt%、六氟鈦酸0.05~0.2wt%、硝酸鎂0.5~1.6wt%、氫氟酸0.03~0.07wt%、硫酸鈉0.02~0.05wt%、3_氨基丙基三乙氧基硅烷0.1~0.3%及鑭系稀土化合物0.006~0.01wt%，溶劑為去離子水。
2.根據(jù)權利要求1所述的前處理方法，其特征在于，所述復合緩蝕劑由三聚磷酸鉀和溴化鉀混合而成，其中，三聚磷酸鉀與溴化鉀的重量比為100:40~50。
3.根據(jù)權利要求1所述的前處理方法，其特征在于，所述鑭系稀土化合物為氯化鑭。
4.根據(jù)權利要求1所述的前處理方法，其特征在于，所述表調溶液的溫度為10~40°C，用氨水調整pH值為1.5~3。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種噴涂前用于處理鏡面鋁板的無鉻鈍化前處理方法，其特征在于，所述脫脂液的溫度為50~65°C，采用醋酸調整pH值為10~12。
6.根據(jù)權利要求1所述的前處理方法，其特征在于，所述鈍化溶液的溫度為10~40°C，采用氨水調整pH值為2.5~3.5。
7.根據(jù)權利要求1所述的前處理方法，其特征在于，所述純水洗過程分兩次進行，先用一道純水洗去樣件表面殘留的無鉻鈍化溶液，再用一道新鮮的純水徹底清潔樣件表面，確保無鉻鈍化膜不受雜質污染。
【文檔編號】C23C22/78GK103866308SQ201410133205
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年4月3日 優(yōu)先權日:2014年4月3日
【發(fā)明者】徐昌盛, 彭玉龍, 陸來發(fā), 王志平, 陳永寶 申請人:上海瑞爾實業(yè)有限公司