来源：北京实用技术网 技术配方转让网 实用技术市场网 - 小 + 大
| 新型铝单板表面无铬转化处理工艺 随着现代经济的迅速发展，人们对建筑装饰的美观、实用等综合性能提出了越来越高的要求，传统的建筑装饰材料大多采用石材、石膏板，由于这些装饰材料的自重大、安装和加工工艺复杂、造型简单，导致建筑成本增加。目前，玻璃、人造石、铝单板等建筑材料逐渐取代了石材和石膏板，其中，铝单板因其重量轻、无光污染、价格低等优势广泛应用于建筑装饰领域，铝单板具有良好的加工性，铝单板的应用有利于降低材料成本和安装成本，缩短建筑的施工周期。为了提高铝单板在使用过程中的耐候性和抗腐蚀性，使其保持长久的美观性和使用寿命，通常在铝板表面进行钝化处理和喷涂漆膜，如将铝板经过铬化处理和喷涂氟碳涂料。铬酸盐转化膜的实际应用已有较长历史，工艺比较成熟，其原理是铝合金浸入以铬酸盐或重铬酸盐为主要成分的钝化液中，金属表面发生溶解，并且随着水或者氧还原形成OH-带来的局部pH升高，在基体表面沉积形成金属胶状物和铬酸盐的混合物层，在潮湿的空气中起惰性屏蔽作用，保护铝合金不受腐蚀。 针对上述存在的问题，本技术的目的是提供一种新型铝单板表面无铬转化处理工艺，目的在于利用肌醇六磷酸与钒酸盐的协同效应，以肌醇六磷酸与钒酸盐作为钝化液主体对铝单板进行加工，其工艺环保无污染、工艺简单，且制备得到的铝单板具有表面喷涂不易脱落、防腐性能好的优点。 为了实现上述目的，本技术的技术方案如下： 一种新型铝单板表面无铬转化处理工艺，包括对钣金加工后的铝单板依次进行酸洗、水洗、钝化、喷涂处理，钝化处理包括采用钝化液对铝单板进行钝化，钝化液的主要成分包括肌醇六磷酸-钒酸盐缓蚀体系、pH调节剂及促进剂。 进一步地，钝化处理工艺包括以下步骤：（1）将经酸洗、水洗后的铝单板浸泡于钒酸盐溶液中，水洗干燥后得到初钝化铝单板；（2）将所得到的初钝化铝单板浸泡于肌醇六磷酸溶液中处理，水洗后进行烘干固化，得到复合钝化铝单板。 在本方案设计中，肌醇六磷酸分子具有24个氧原子、12个羟基和6个磷酸脂基，是一种少见的金属多齿螯合剂，当肌醇六磷酸在水溶液中电离后，每个磷酸基中的氧原子都可以作为配位原子与金属离子发生配位，从而形成化学性质稳定的络合物，该络合物沉积在铝合金表面形成致密的单分子有机保护膜，该保护膜作为腐蚀抑制剂，可以有效地将金属与腐蚀介质阻隔开，从而提高金属的耐蚀性，而且肌醇六磷酸中的羟基和磷酸脂基还可与后续工艺中的有机涂料中的极性基团形成氢键或发生反应，因此还能够大大提高后续涂装工作的附着性。但是单物质肌醇六磷酸处理形成的钝化膜太薄，耐蚀时间不够长；钒酸盐是一种新型无铬钝化剂，在形成钝化膜过程中，钒酸盐可作为阳极和阴极缓蚀剂，同时钒酸盐具有自修复、有颜色的特点，因此，利用钒酸盐可与肌醇六磷酸发生协同效用可在铝合金表面形成有色的无铬复合钝化膜，既可大大提高钝化膜的防蚀作用，有色的钝化层也有利于操作人员辨别转化膜层的质量。 经前处理后的铝单板本体上形成的钝化膜均匀致密、呈金黄色。 本技术的有益效果如下： 1.本技术采用新型无铬钝化液对铝单板进行表面处理，可在基材表面形成致密、均匀的钝化膜，且该钝化膜与涂层结合效果好，该钝化处理工艺绿色环保、工艺简单。 2.本技术采用的钝化液采用肌醇六磷酸-钒酸盐缓蚀体系，钒酸盐与肌醇六磷酸都可在铝单板表面形成钝化膜，但上述单体形成的钝化膜的耐蚀性不佳，但本方案中钒酸盐与肌醇六磷酸缓蚀体系中钒酸盐与肌醇六磷酸具有协同效应，在钒酸盐与肌醇六磷酸缓蚀体系中形成的钝化膜有色、致密、均匀且厚薄程度较好，克服了单体物质使用时的缺点，大大提高了钝化膜的耐蚀性能。 铝合金表面减缓液态金属腐蚀的保护膜制备方法 技术领域 本技术属于金属表面处理领域，特别涉及一种铝合金表面减缓液态金属腐蚀的保护膜及其制备方法，该方法所得膜层性能优良，可以作为铝合金表面防止液态金属腐蚀的保护膜。 背景技术 液态金属由于具有熔点低、粘度低、沸点高、导电导热性好等一系类特点，被广泛应用于芯片冷却与能力捕获领域、增材制造领域以及生物医用等领域。在很多实际应用领域都存在固体金属材料和液态金属的接触，如铸造、焊接、钎焊、热浸镀及液态金属被用作冷却剂散热介质等，当固态材料暴露于液态金属环境中，常会产生固态金属的溶解和形成化学反应物，在很多情况下，如原子能工业和金属加工业等，这些情况会导致固态及液态金属性质的改变产生腐蚀现象。液态金属对于许多基体材料(如不锈钢、铝、铜等)具有很强的腐蚀性，从而使其在工业上的广泛应用受到阻碍。因此寻找合适的防止液态金属腐蚀的方法尤为重要。 阳极氧化所的到的氧化铝涂层对液态金属有较好的防护效果，但是通常阳极氧化所得的膜层厚度只有5～30微米，且阳极氧化膜具有双重性，其孔隙较大、散布不均，难以抵达最佳防腐作用。常用的铝合金表面防腐技术还有化学转化法，化学转化法包含铬酸盐钝化和无铬钝化，其中，铬酸盐钝化是目前使用最广泛且耐腐蚀性能最好的表面处理技术。但是，铬酸盐钝化液中含有对人体和环境有毒害作用的六价铬，在其钝化过程中会对人与自然造成伤害，而且在后续的“三废”处理中还会对环境造成二次污染，不利于我国可持续发展的基本国情。 钼和铬同属VIA族，其化学性质较为相近，钼酸盐已广泛用作钢铁及有色金属的缓蚀剂和钝化剂，钼对铝的缓蚀作用并不十分明显。常规钼酸盐钝化液处理金属表面，大多数是利用单一的钝化液试剂(钼酸盐)处理金属表层，这种工艺反应时间长，所得转化膜膜层薄，且耐蚀性和抗磨损性能不是太好。钨酸盐是一种环境友好的钝化型缓蚀剂，但其氧化能力比铬酸盐要低，实际应用效果难以满足需要。 本技术的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提出一种铝合金表面减缓液态金属腐蚀的保护膜及其制备方法，它不含有对环境有严重污染的铬成分，工艺简单，成本低，利于工业化；成膜耐液态金属腐蚀性好，对工件的外形尺寸没有特殊要求，能使液态金属得到更为广泛的应用。 本技术创造性的研究发现，钼酸盐与钨酸盐在对抗由液态金属在铝合金表面造成的腐蚀方面具有很好的协同作用。钼酸盐可在铝合金表面生成金黄色带蓝色的钼酸盐转化膜。由于钨酸盐氧化性低，使其具有强氧化性缓蚀剂所不具备的优势：即可与钼酸盐复配使用，提高转化膜膜层厚度，尤其是提高转化膜的耐蚀性和抗磨损性能，解决了单独投加钨酸盐需要较高浓度才能满足需要的缺点。此外，本技术还发现，由于钨的原子量较大，钨酸盐可与许多金属离子形成溶度积很小的盐，其效果是能够在铝合金表面形成盐类保护膜，可显著提高膜层的缓蚀性能。 为更好地提高成膜性能，促进钼酸盐与钨酸盐的协同效应，还可添加氟化物与氧化剂。其中氟化物的主要作用是促进转化膜的形成，使处理液稳定，提高膜层致密度；氧化剂的主要作用是将钨酸盐、钼酸盐还原生成钨、钼、锰、铝等的氧化物，形成金属氧化物转化膜层。 本技术的技术方案如下： 本技术首先提供一种处理液，主要用于制备在铝合金表面减缓液态金属腐蚀的保护膜(即钨-钼复合转化膜)。该保护膜对液态金属的耐腐蚀性强，抗磨损性能优异，防护性良好，且成膜迅速，无需加热处理，无毒无害，便于工业化应用。 具体而言，本技术所述处理液包括钨酸盐、钼酸盐、氟化物和氧化剂。 作为优选方案，本技术所述处理液以钨酸盐、钼酸盐、氟化物和氧化剂为主要成分。 进一步地，本技术所述处理液的pH值为2-6；优选为2-5；进一步优选为2-4；例如可具体为2、3、4、5、6。 优选采用强酸(例如磷酸或硝酸)调节所述处理液的pH值。 通常，本技术所述处理液的溶剂为水，优选为去离子水或纯水。 为更好地发挥钨酸盐、钼酸盐的协同作用，使所制得的保护膜具有更佳的耐液态金属腐蚀性，本技术还对所述处理液中各组分的比例进行了优化调整。 本技术还包括上述处理液在制备铝合金表面减缓液态金属腐蚀的保护膜方面的应用。 本技术还提供一种铝合金表面减缓液态金属腐蚀的保护膜的制备方法，包括将铝合金置于所述处理液中进行化学转化成膜处理，待成膜完成后，取出，洗净，干燥，即可。 一般地，通过控制处理时间、温度、处理液的pH值、处理液成分及浓度等，可以调控所制得的保护膜的厚度，还可以调控保护膜的耐液态金属腐蚀性能。 通常情况下，处理时间5-15分钟即可满足需要。 一般地，上述处理可在室温(一般指20-25℃左右)下进行。为加快成膜速度，提高效率以及提高保护膜的耐液态金属腐蚀性能，处理液温度控制在20℃-60℃为佳。 一般情况下，处理后用清水洗净即可。 一般地，对于全新或表面光洁的铝合金，可以直接用上述处理液进行处理成膜。 为更好地提高成膜质量以提高保护膜的耐液态金属腐蚀性能以及附着性、结合强度，优选对铝合金表面进行预处理，以清洁铝合金表面。所述预处理包括将铝合金表面用砂纸打磨、碱蚀、酸浸出光。 本技术还包括上述方法制备的保护膜，以及表面含有所述保护膜的铝合金。 按上述方法制备得到厚度均匀(150μm)金黄色带蓝色的钼酸盐转化膜，转化后铝合金的可耐400℃的液态金属腐蚀。显著提高了铝合金的耐蚀性能。 本技术方法所得保护膜膜层对液态金属腐蚀具有良好的减缓作用，且转化处理工艺简单，处理温度低，是针对液态金属腐蚀的优良防护膜，具有良好使用前景。 一般地，本技术上述所述液态金属是指镓、铟、锡、锌、铋基合金等中的一种或多种。 本技术与现有技术相比具有以下优点和有益效果： (1)本技术所的保护膜针对的腐蚀类型为液态金属腐蚀，解决了工业上液态金属腐蚀的问题，使液态金属充分发挥其作用。 (2)本技术将钼酸盐和钨酸盐复合，辅以成膜添加剂和活性剂，并发挥多组分复合作用，能在铝合金表面快速形成一层稳定的防护性良好的膜层，且不含有害元素，无毒环保。 (3)本技术的成膜工艺是在常温下进行的，无需加热，便于投入工业生产。 (4)本技术的处理液制备简单，成膜工艺易操作，一步成膜。 使铝合金表面获得金黄色钝化膜的处理方法 铝合金具有低密度、低成本、高机械强度、导热性能优良、导电性强、易加工和易回收等特点，在各个行业中得到广泛的应用，但是，铝合金长期受恶劣条件影响时，其耐腐蚀能力会明显降低。在金属表面进行钝化处理可以在其表面形成一层组织细密的薄膜，可以大大提高金属的抗腐蚀性。 在铝合金表面处理措施中，六价铬酸盐处理技术已被广泛应用，处理过程一般包括脱脂、水洗、钝化、水洗、干燥等步骤，通过脱脂和水洗去除铝合金表面的污垢，钝化处理后再经过水洗除去残留的钝化液，干燥后即可得到钝化膜。利用铬酸根的强氧化性能在铝及其合金表面形成氧化物和铬酸盐构成的钝化膜，该膜层与基体有良好的结合力，能显著提高铝合金的耐腐蚀性，但是铬酸盐转化处理液中含有对人体和环境极为有害的六价铬离子，钝化过程中产生大量的含铬废液，造成严重的环境污染，并且得到的钝化膜层没有颜色，不易辨别是否成膜。 有鉴于此，本技术目的在于提供一种不含重金属、步骤简单、钝化膜固化温度低的铝合金表面处理方法，使铝合金表面获得金黄色钝化膜，克服现有钝化方法中易造成环境污染，且不易辨别是否成膜等问题。 本技术提供了一种使铝合金表面获得金黄色钝化膜的处理方法，包括以下步骤：对铝合金产品进行钝化处理；将所述钝化处理后的铝合金产品在碱性溶液中浸泡，再干燥，在铝合金产品表面形成金黄色钝化膜。本技术提供的处理方法步骤简单，适用于现场操作，且钝化液成本低，不含重金属离子，钝化膜的固化温度低，得到的钝化膜为金黄色，更加容易辨认是否成膜，形成的钝化膜层耐腐蚀性好，耐中性盐雾可以达到1000h以上，是一种能够代替铬酸盐处理的、更加环保的铝合金表面处理方法。 铝钝化剂 铝钝化剂是各种铝制品和铝合金表面专用的钝化剂，适用于铝及铝合金表面形成化学钝化膜，经铝钝化剂处理所得到的化学钝化膜具有良好的防腐蚀性能，可作为油漆、涂塑、装饰的前处理。 铝制品在日常生活和工农业生产中应用越来越广泛，由于铝较活泼，其表面处理尤为重要。在铝及合金的表面处理上一层化学钝化涂层即铝钝化剂，为防腐和装饰奠定好基础。 目前市场上用于压铸铝表面的处理剂基本上以三价铬，六价铬，或者稀土改性结合强氧化剂而组成的转化膜处理剂，前两者为重金属，且普遍存在环境污染问题，后者虽然对环境污染有所改进，但还是不能彻底解决，同时又出现在压铸铝表面形成的转化膜的各项性能指标下降或者达不到实际应用的要求：压铸铝表面变色，挂灰。因此存在改进的空间。 针对现有技术存在的不足，本技术的目的在于提供一种不含重金属，且形成转换膜后能有效防止压铸铝表面挂灰的铝钝化剂。 上述三个实施例中的配比，使得本技术的环保型得到显著提升，即不含铬等重金属元素和其他强氧化剂，而且该配比得到的在铝表面形成的转化膜的表面更加致密均匀，浅金黄色，光泽好，不易积灰，从而一定程度上防止了附着在铝表面上的异物对铝材的腐蚀，延长了铝铸造件的正常使用期限。 铝合金稀土盐钝化工艺 铝合金表面的化学转化膜工艺大体可以分为两种：一种是铬酸盐钝化处理法，一种是非铬酸盐钝化处理法。虽然铬酸盐钝化处理具有许多优越之处，但是由于Cr(VI)毒性高，易致癌，对环境污染大，许多国家已经严格限制铬酸盐的使用与排放，并且随着欧盟ROHS指令的生效使得铬酸盐在金属表面处理中的使用受到极大的限制。因此，研制新型无铬钝化工艺以取代传统铬酸盐钝化十分必要。 针对传统铬酸盐钝化处理所存在的缺陷和不足，本技术的目的在于提出一种耐蚀性良好的铝合金稀土盐钝化工艺，其在室温条件下即可在铝合金表面形成金黄色的钝化膜，该钝化膜在168h中性盐雾试验耐蚀等级为8级。 本技术的铝合金稀土盐钝化工艺可在铝合金表面上生成完整、连续的黄色钝化膜，168h中性盐雾试验结果表明，该钝化膜的耐蚀等级为8级。 散热器用铝合金表面钝化液 铝是世界上产量和用量都仅次于钢铁的有色金属。随着现代科学技术日新月异不断向前发展以及新工业领域的不断涌现，铝的用途也越来越广泛，需求量与日俱增，在国民经济中发挥着越来越重要的作用。 铝合金具有质量轻、比强度高、热导率高、散热性佳等特点。铝合金作为轻型结构材料，质量轻、强度大，海、陆、空各种运载工具，特别是飞机、导弹、火箭、人造地球卫星等，均使用大量的铝，一架超音速飞机的用铝量占其自身重量的70％，一枚导弹用铝量占其总重量的10％以上；用铝和铝合金制造的各种车辆，可以减少能耗，其所节省的能量远远超过炼铝时所消耗的能量。铝的性价比对制造热交换器、蒸发器、加热电器、炊事用具，以及汽车的缸盖与散热器都很有利。铝的毒性非常微小，通常用于制造盛食品和饮料的容器。近年来，铝箔在香烟、药品、食品的包装方面应用越来越广泛，已成为包装业的重要材料。 由于铝材料使用的暴露性，一般在使用之前，铝合金都须经过表面处理。因为铝是一种很活泼的金属，容易被环境中的腐蚀物质侵蚀，特别是铝合金更易造成电化学腐蚀。目前铝合金表面普遍采用的处理工艺主要有阳极氧化法和铬酸盐转化处理(见王成《铝合金钼酸盐转化膜研究》，《电镀与精饰》2001，23(1)：8)。但阳极氧化需要恰当的挂具，还需要电源设备，处理较为繁琐。传统的铬酸盐处理虽然简单，膜的耐蚀性能较好，但由于处理液中含有对人体具有致癌作用的六价铬离子，而且六价铬离子处理不当会对环境造成严重的污染。铬是在美国环境保护局(EPA)最危险材料表中排名第17位的剧毒材料，一直被要求从工作中取消。动物试验研究表明，吸入的六价铬可导致动物肿瘤病发生。因此，美国环境保护局对使用六价铬有严格的空气排放要求和固体废弃物处置规定。美国职业健康安全委员会(OSHA)对工人所能暴露接触六价铬极限从50μg/m3减到1μg/m3。欧盟车辆报废指令已经对2002年7月1日后进入欧洲的每辆车作出最多只能使用2g六价铬的规定。另外，欧盟于2003年1月23日公布的《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》(ROHS)于2006年7月1日正式实施。根据该指令要求，2006年7月1日以后投放欧盟市场的电子和电气产品不得含有六价铬等有害物质(见郭瑞光《铝合金表面钛酸盐化学转化膜研究》，《电镀与涂饰》2006，25(1)；46-48)。 随着国内外法律法规对六价铬使用的限制和人们环保意识的增强，开展代铬处理技术已成为当今研究的热点之一。 本技术的目的在于提出一种散热器用铝合金表面钝化液，该钝化液不添加铬以及氟，环保性能好，并且钝化膜具有良好的色泽和耐腐蚀性。 本技术具有如下有益效果： 本技术处理液由于不含六价铬(铬酸盐)及氟离子，不含剧毒的铁氰化钾，对环境没有污染；且处理液成份简单，易于控制，不含易分解成分，工艺稳定。本技术所生成的保护膜为金黄色，色泽均匀，具有优良的表面质量。本技术所制备的保护膜为层片状、致密、纳米氧化物薄膜，因而具有优越的耐蚀性能。本技术原料易得，成本低，适于工业化生产。 铝型材表面制备Al-Mo-Mn-Re四元复合钝化膜的处理液及使用方法 铝合金广泛用于汽车、航空航天、建筑装饰、家电、仪器仪表、电脑、手机、日用五金等诸多领域，是用量仅次于钢铁而位居第二的金属结构材料。由于铝及其合金的化学活性较高，极易发生点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳等破坏，不能满足较苛刻环境下的使用要求。为了提高铝合金服役寿命，同时满足产品外观装饰性的要求，铝合金制品在使用前都须经过表面处理，其中化学钝化处理具有对基材疲劳性能影响小、操作方便、成本低、生产效率高、适用范围广等优势，是应用最为广泛的表面处理技术之一。铝合金经钝化处理后再进行涂装，可大大提高基体与涂层的结合力，显著增强铝合金的腐蚀防护性能。目前铝型材在涂装(如工业界广泛应用的粉末静电喷涂、氟碳油漆喷涂)前通常采用钝化工艺进行处理，特别是耐腐蚀性能优越、色彩丰富的高档铝型材在喷涂有机涂层前都采用钝化表面处理工艺，采用此工艺的静电粉末喷涂型材与静电氟碳漆喷涂铝型材是发展最快且市场需求量最大的高档型材。目前铝合金化学钝化工艺普遍采用铬酸盐法，已在航空、航天、汽车、家电、建筑和装饰等行业铝材上获得了普遍应用，但是其工艺配方中含有的六价铬化合物是一种有毒化学品，处理不当不仅会对环境造成极大污染而且会严重危害人类健康。正因为此，铬酸盐已被许多国家的环保相关部门列为极毒品，2000年欧洲议会通过ELVs法规定每辆汽车用于零部件表面防护处理的六价铬用量不得超过2g，欧盟的ROHS明确限制包括Cr6+六种成分在电气电子设备的使用，可以预见，铬酸盐在工业中的应用必将受到越来越严格的限制。虽然目前国内外对代铬钝化膜工艺进行了很多研究，诸如钛锆酸盐体系、钴盐体系以及硅溶胶体系等，但是这些技术在耐蚀性与处理工艺方面还有待改进，生产效率较低，故这些技术还不能完全替代铬酸盐体系。 本技术的目的在于克服上述之不足，提供一种赋予铝合金表面优良耐腐蚀性钝化膜，并具有低温快速成膜、环境友好特点的金属表面处理液。 本技术选用钼酸钠或钼酸铵作为主要成膜成分，引入高锰酸钾复合氧化剂提高成膜效率，可以在室温或低温下快速成膜，引入pH调节剂以及润湿剂提高成膜质量与溶液稳定性，引入稀土盐作为辅助成膜添加剂，提高钝化膜的致密性与综合性能，不仅制备出良好耐蚀性的无铬钝化膜，实现了低温高效快速成膜，不但节省了能源，还提高了生产效率；该处理液制备的钝化膜耐腐蚀性能优良、与涂料的附着性良好、膜层均匀、色泽金黄色，而且制备过程中不需要加热、生产效率高、对铝材疲劳性能影响小、节约能耗，对环境污染少等优点，能够代替逐渐禁止使用的铬酸盐处理工艺，可广泛用于铝合金型材、铝合金铸件以及铝合金制品的表面处理。 技术资料费380元，包括生产配方、原料介绍、工艺流程等。 |
上一篇：板式换热器清洗剂配方
下一篇：没有了