专利名称：铝合金表面制备金黄色冰晶石转化膜的处理液及处理方法
技术领域：
本发明涉及铝合金腐蚀与防护技术领域，具体涉及一种铝合金表面制备金黄色冰晶石转化膜的处理液及处理方法。电子显微镜下为鹅卵石状或立方体状，所获转化膜具有优良的耐腐蚀性能，膜层金黄，利于实现在线判断。
背景技术：
铝合金具有密度小、导电导热能力强、力学性能优异和可加工性能好等一系列优点，在国民经济中获得了广泛的应用。但是，铝的耐腐蚀性能差，在空气中虽然能生成一层致密而坚硬的氧化铝薄膜，但这层天然氧化膜较薄(厚度为广3nm)，在空气中特别是在潮湿的空气中，容易导致铝及其合金的腐蚀。尤其是在有Cl—存在的情况下，容易发生各种形式的腐蚀。而且自然氧化膜与油漆等有机涂层结合力低，铝材在使用过程中容易受到腐蚀，因此铝材在涂装前必须经过有效的防腐蚀处理。传统的铬酸盐处理方法虽然能很好的解决铝合金表面腐蚀的问题，但由于铬酸盐处理工艺不仅在处理过程中会产生污染，而且转化膜中的Cr6+还会使被处理的产品在使用及废弃时对环境造成二次污染。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，一直被要求从工作场所中取消。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)已于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气和电子产品不得含有六价铬等有害物质。中国已经以2010年01月19日禁止使用六价铬，同时六价铬也已被世界上许多国家明令禁止使用。因此必须加强对铝合金表面无铬化的研究，为了解决上述问题，国内外竞相开发研制能取代传统铝合金防腐技术而又不影响铝合金的机械性能，亲水性能，耐腐蚀能力强而对环境无污染，在工艺上易于实现和维护并且成本低廉的新型有效铝合金表面防护处理方法。钛锆钝化工艺以其优异的性能获得了高度重视，被认为是最有希望替代铬酸盐钝化技术的方法。锆钛处理体系从20世纪80年代开始发展，是目前为数不多的得到工业化应用的工艺之一。它最早用于易拉罐的表面处理，后来逐渐扩展到汽车、电子、航空、建筑型材等行业。德国Henkel、日本Parker等公司对此开展了大量研究。这类处理液主要由含钛、锆、铪的金属盐，氟化物，硝酸盐和有机添加剂组成，通过浸渍、喷淋的方式形成转化膜。申请号为 200410026047、200510125869、200710034656、200710122088、200710158469、 200910085265的中国发明专利申请都涉及无铬化技术。虽然这些专利技术具有一定的实用化前景，但是上述专利技术存在以下缺点使其在生产中的广泛推广应用受到一定的限制。 其缺点主要表现为1)、钛锆转化膜绝大部分是无色，肉眼难以识别，不利于生产中的在线判断；2)、处理温度高，工艺复杂，同传统铬酸盐处理相比较，成膜速度和处理成本有着巨大差距。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种铝合金表面制备金黄色冰晶石转化膜的处理液及处理方法。既可解决目前钛/锆转化膜无色问题，又可以获得耐蚀性、附着力良好的金黄色复合转化膜。本发明所获得的涂层呈金黄色、颜色均勻，易于在线判断成
膜质量。本发明可通过如下技术方案来实现上述目的
铝合金表面制备金黄色冰晶石转化膜的处理液，所述处理液的组成为
氟钛酸 1.0 g/L 5. 0 g/L
氟锆酸 0. 5 g/L 5. 0 g/L
单宁酸 1. 0 g/L 5. 0 g/L
氟盐2.0 g/L 5.0 g/L
以及PH值调节剂，PH值调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的一种，调节处理液的PH值为3.0 5.0。铝合金表面制备金黄色冰晶石转化膜的处理液，所述处理液的组成还可以为 氟钛酸 1.0 g/L 5. 0 g/L
氟锆酸 0. 5g/L 5. 0 g/L 锰盐2. 0 g/L 5. 0 g/L
单宁酸 1. Og/L 5. 0 g/L 氟盐2. Og/L 5.0 g/L
以及PH值调节剂，PH值调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的一种，调节处理液的PH值为3.0 5.0。所述氟盐选自氟化钠、氟化钾、氟氢化钠或氟氢化钾中的一种以上。所述锰盐选自硫酸锰、氯化锰或磷酸锰中的一种。应用所述的处理液在铝合金表面制备金黄色冰晶石转化膜的处理方法，包括如下步骤
(1)将铝合金表面打磨、用水冲洗后；
(2)置入混合酸溶液1 3分钟，取出用水冲洗，所述混合酸溶液中各成分的浓度为 H2SO4 10 30%wt，H3PO4 5 20%wt，HF 1 5%wt ；
(3)再置入混合碱溶液1 3分钟后，取出用水冲洗，所述混合碱溶液中各成分的浓度为NaOH 5 20%wt，Na2CO3 5 20%wt ；
(4)将铝合金置于权利要求1或2所述的处理液中，5 15min后，在铝合金表面形成金黄色冰晶石转化膜。所述打磨是将铝合金表面分别经600#和800#砂纸打磨光滑。所述水为去离子水。所述的金黄色冰晶石转化膜的主要成分为冰晶石和金属有机络合物，金黄色冰晶石转化膜具有双层结构外层主要是金属有机络合物，内层主要是Na3AlF6 ；转化膜的形貌在电子显微镜下为鹅卵石状或立方体状。为进一步理解本发明的工艺特点，下面对铝合金在本研究所发明的复合钝化处理液中的成膜机制阐述如下
在处理液中加入成膜促进剂氟盐，氟盐在溶液中电离出F—，F—在溶液中具有以下两方面作用一方面F—具有腐蚀性，能加速铝合金表面氧化铝膜的溶解速度，减少晶体表面之间张力，活化表面，降低成膜驱动力；另一方面，这种腐蚀作用使铝合金基体能快速暴露， 为离子和电子的转移和传输提供通道，加速阳极和阴极的反应，促进Na3AlF6即冰晶石的生成。F—浓度的增加加强了这两方面的作用。另外，当铝合金基体浸泡于处理液中时，基体表面会形成大量的微电池。可能发生的反应如下
阳极
权利要求
1.铝合金表面制备金黄色冰晶石转化膜的处理液，其特征在于，所述处理液的组成为氟钛酸 1.0 g/L 5. 0 g/L 氟锆酸 0. 5 g/L 5. 0 g/L 单宁酸 1. 0 g/L 5. 0 g/L 氟盐2.0 g/L 5.0 g/L以及PH值调节剂，PH值调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的一种，调节处理液的PH值为3.0 5.0。
2.铝合金表面制备金黄色冰晶石转化膜的处理液，其特征在于，所述处理液的组成为氟钛酸 1.0 g/L 5. 0 g/L 氟锆酸 0. 5g/L 5. 0 g/L 锰盐2. 0 g/L 5. 0 g/L单宁酸 1. Og/L 5. 0 g/L 氟盐2. Og/L 5. 0 g/L以及PH值调节剂，PH值调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的一种，调节处理液的PH值为3.0 5.0。
3.根据权利要求1或2所述的处理液，其特征在于，所述氟盐选自氟化钠、氟化钾、氟氢化钠或氟氢化钾中的一种以上。
4.根据权利要求1或2所述的处理液，其特征在于，所述锰盐选自硫酸锰、氯化锰或磷酸锰中的一种。
5.应用权利要求1或2所述的处理液在铝合金表面制备金黄色冰晶石转化膜的处理方法，其特征在于，包括如下步骤(1)将铝合金表面打磨、用水冲洗后；(2)置入混合酸溶液1 3分钟，取出用水冲洗，所述混合酸溶液中各成分的浓度为 H2SO4 10 30%wt，H3PO4 5 20%wt，HF 1 5%wt ；(3)再置入混合碱溶液1 3分钟后，取出用水冲洗，所述混合碱溶液中各成分的浓度为NaOH 5 20%wt，Na2CO3 5 20%wt ；(4)将铝合金置于权利要求1或2所述的处理液中，5 15min后，在铝合金表面形成金黄色冰晶石转化膜。
6.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于，所述打磨是将铝合金表面分别经 600#和800#砂纸打磨光滑。
7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述水为去离子水。
8.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于，所述的金黄色冰晶石转化膜的主要成分为冰晶石和金属有机络合物，金黄色冰晶石转化膜具有双层结构外层主要是金属有机络合物，内层主要是Na3AlF6 ；转化膜的形貌在电子显微镜下为鹅卵石状或立方体状。
全文摘要
本发明公开了一种铝合金表面制备金黄色冰晶石转化膜的处理液及处理方法。本发明制备的复合转化膜具有双层结构:外层主要是有机络合物，内层主要是Na3AlF6。处理液的组分和浓度为氟钛酸1g/L～5.0g/L、氟锆酸0.5g/L～5.0g/L、单宁酸1g/L～5.0g/L、成膜促进剂氟盐2g/L～5.0g/L、锰盐2g/L～5.0g/L；处理液用碱调节PH值至3.0～5.0。本发明的处理液不含铬及其它有毒物质，转化处理过程无需加热，处理时间短，该方法所制备的化学转化膜耐蚀性能优异，与基体结合强度高，室温处理、工艺简单，不含对环境和人体有害的六价或三价铬。
文档编号C23C22/34GK102242358SQ201110198490
公开日2011年11月16日 申请日期2011年7月15日 优先权日2011年7月15日
发明者易爱华, 李文芳, 杜军, 穆松林 申请人:华南理工大学