专利名称：一种铝或铝合金表面的化学转化处理方法
技术领域：
本发明涉及铝或铝合金的表面的化学转化处理方法以及具有通过该表面化学转化处理形成的皮膜的铝或铝合金，更详细地说，涉及使用不含六价铬而含三价铬的处理液对铝或铝合金的表面进行化学转化处理的铝或铝合金表面的化学转化处理方法以及具有通过该表面化学转化处理形成的皮膜的铝或铝合金。
背景技术：
作为铝或铝合金表面的化学转化处理方法，已知碱-铬酸盐法、铬酸盐法、磷酸-铬酸盐法等六价铬类，磷酸锌法、非铬酸盐化学转化处理法(鞣酸法)、其它各种非铬类。通过六价铬类的铬酸盐法或磷酸-铬酸盐法对铝或铝合金的表面进行化学转化处理时，虽然得到优异的耐腐蚀性和涂膜的优异的密合性，但是由于使用六价铬酸盐，产生环境问题。通过非铬酸盐法的磷酸锌法或鞣酸法对铝或铝合金的表面进行化学转化处理时，虽然没有环境问题、涂膜的密合性优异，但是存在耐腐蚀性比铬酸盐法差的问题。作为不产生环境问题，耐腐蚀性也得到改善的铝或铝合金表面的化学转化处理，提出了使用含有三价铬的各种处理液的表面化学转化处理方法。例如专利文献1(申请号200780001138. I)提供了一种使用含有三价铬的处理液对铝或铝合金的表面进行处理，获得了与采用含有六价铬的铬酸盐法或磷酸-铬酸盐法进行处理相同的效果，以减轻污染问题。该铝或铝合金表面的化学转化处理方法中，使用硝酸铬浓度以Cr(NO3)3计为3 12g/L、钒酸铵浓度以NH4VO3计为O. 5 7g/L、氟钛酸钾浓度以K2TiF6计为O. 5 3g/L、氟化锂浓度以LiF计为O. 5 3g/L、硝酸浓度以HNO3计为O. 5 I. 8mL/L、液温为40 50°C的含3价铬的处理液对包含铝或铝合金的铝或铝合金的表面实施I 5分钟化学转化处理，形成耐腐蚀性和涂膜的密合性优异的皮膜。但是，三价铬依然会对环境造成污染，对含有三价铬的处理液仍然需要进行进一步开发，以减轻三价铬造成的污染。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种三价铬含量低的处理液对铝或铝合金的表面进行处理的方法，能够获得与通过含有六价铬的铬酸盐法或磷酸-铬酸盐法进行处理时相比，可以获得同等以上的耐腐蚀性效果的铝或铝合金表面的化学转化处
理方法。本发明人为了解决上述问题而进行了深入研究，结果发现，通过在专利文献I (申请号200780001138. I)提供的含有三价铬的处理液中添加Ce3+和硅烷并调整其它组分的含量。可以显著减少三价铬的使用量，Cr(NO3)3的使用量为O. 5-lg/L。S卩，本发明的铝或铝合金表面的化学转化处理方法，其特征在于，使用硝酸铬浓度以Cr(NO3)3计为O. 5-lg/L、Ce3+浓度为O. 08-0. 15g/L、硅烷浓度为3_6ml/L、钒酸铵浓度以NH4VO3计为2-3g/L、氟钛酸钾浓度以K2TiF6计为4_5g/L、氟化锂浓度以LiF计为l_2g/L、硝酸浓度以HNO3计为O. 5 I. 8mL/L、液温为40 50°C的处理液对铝或铝合金的表面实施I 5分钟化学转化处理形成皮膜。此外，本发明的铝或铝合金表面的化学转化处理方法，其特征在于，对铝或铝合金的表面进行阳极氧化处理，接着进行封孔处理，然后，使用硝酸铬浓度以Cr (NO3)3计为
O.5-lg/L、Ce3+浓度为O. 08-0. 15g/L、硅烷浓度为3_6ml/L、钒酸铵浓度以NH4V03计为2_3g/L、氟钛酸钾浓度以K2TiF6计为4-5g/L、氟化锂浓度以LiF计为l_2g/L、硝酸浓度以HNO3计为O. 5 I. 8mL/L、液温为40 50°C的处理液对铝或铝合金的表面实施I 5分钟化学转化处理形成皮膜。本发明的铝或铝合金表面的化学转化处理方法和铝或铝合金中，虽然使用三价铬含量低(硝酸铬浓度以Cr(NO3)3计为O. 5-lg/L)的处理液对铝或铝合金的表面进行化学转化处理，但是与通过含六价铬的铬酸盐法或磷酸-铬酸盐法进行化学转化处理时相比可以达成同等以上的耐腐蚀性。 作为通过本发明的表面化学转化处理方法进行化学转化处理的铝或铝合金，包含在各种技术领域中实际使用的所有铝和铝合金。在通过本发明的表面化学转化处理方法处理前，优选对铝或铝合金的表面进行前处理。前处理例如可以实施机械方法、溶剂法、碱法、酸洗法的任意一种。本发明的表面化学转化处理方法中使用的处理液含有硝酸铬作为必须成分。处理液中的硝酸铬的浓度换算为Cr(NO3)3IOO^优选为O. 5-lg/L、更优选为O. 7g/L左右。处理液中的硝酸铬的浓度以Cr (NO3) 3计小于O. 5g/L时，化学转化处理后的铝或铝合金表面的耐腐蚀性有不充分的趋势。本发明的表面化学转化处理方法中使用的处理液含有Ce3+作为必须成分。处理液中的Ce3+的浓度优选为O. 08-0. 15g/L、更优选为O. lg/L左右。处理液中的Ce3+的浓度小于O. 08g/L或大于O. 15g/L时，化学转化处理后的铝或铝合金表面的耐腐蚀性有不充分的趋势。优选采用硝酸铈作为其来源。本发明的表面化学转化处理方法中使用的处理液含有硅烷作为必须成分。处理液中的硅烷的浓度优选为3-6ml/L、更优选为4. 5ml/L左右。处理液中的硅烷的浓度小于3ml/L或大于6ml/L时，化学转化处理后的铝或铝合金表面的耐腐蚀性有不充分的趋势。优选硅烷为BTSE。本发明的表面化学转化处理方法中使用的处理液含有钒酸铵作为必须成分。处理液中的钒酸铵的浓度换算为NH4VO3IOO%优选为2-3g/L、更优选为2. 5g/L左右。处理液中的钒酸铵的浓度以NH4VO3计小于2g/L或大于3g/L时，化学转化处理后的铝或铝合金表面的耐腐蚀性有不充分的趋势。本发明的表面化学转化处理方法中使用的处理液含有氟钛酸钾作为必须成分。处理液中的氟钛酸钾的浓度换算为K2TiF6IOO%优选为4-5g/L、更优选为4. 5g/L左右。处理液中的氟钛酸钾的浓度以K2TiF6计小于4g/L时，化学转化处理后的铝或铝合金表面的耐腐蚀性有不充分的趋势。此外，处理液中的氟钛酸钾的浓度以K2TiF6计超过5g/L时，化学转化处理后的铝或铝合金表面的耐腐蚀性也有不充分的趋势。本发明的表面化学转化处理方法中使用的处理液含有氟化锂作为必须成分。处理液中的氟化锂的浓度换算为LiF100%优选为l_2g/L、更优选为I. 5g/L左右。处理液中的氟化锂的浓度以LiF计小于lg/L时，化学转化处理后的铝或铝合金表面的耐腐蚀性有不充分的趋势。此外，处理液中的氟化锂的浓度以LiF计超过2g/L时，化学转化处理后的铝或铝合金表面的耐腐蚀性也有不充分的趋势。本发明的表面化学转化处理方法中使用的处理液含有硝酸作为必须成分。处理液中的硝酸的浓度换算为HNO3IOO^优选为O. 5 I. 8mL/L、更优选为O. 7 I. 7mL/L。处理液中的硝酸的浓度以HNO3计小于O. 5mL/L时，化学转化处理后的铝或铝合金表面的耐腐蚀性有不充分的趋势。此外，处理液中的硝酸的浓度以HNO3计超过I. 8mL/L时，即使增大也未发现与之相称的耐腐蚀性的提高。由于本发明的表面化学转化处理方法中使用的处理液具有上述组成，其pH为弱酸性。本发明的表面化学转化处理方法中，将处理液的液温维持于40 50°C来实施。液温低于40°C时或液温超过50°C时，化学转化处理后的铝或铝合金表面的耐腐蚀性有不充分的趋势。本发明的表面化学转化处理方法中，化学转化处理时间为I 5分钟。化学转化处理时间小于I分钟时，化学转化处理后的铝或铝合金表面的耐腐蚀性有不充分的趋势。此夕卜，化学转化处理时间超过5分钟时，即使延长也未发现与之相称的耐腐蚀性的提高。在上述条件下进行化学转化处理后，进行水洗和纯水洗涤，然后进行干燥。对于干燥通常在室温 90°C左右实施10 120分钟。具有通过本发明的表面化学转化处理方法形成的皮膜的铝或铝合金制品的耐腐蚀性优异，与通过铬酸盐法或磷酸-铬酸盐法进行处理时相比可以达成同等以上的耐腐蚀性效果。
具体实施例方式为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。实施例I 3和对比例I 7将LY12铝合金板材化学除油，自来水冲洗，丙酮和去离子水超声清洗，吹干。在各实施例 I 3 和对比例 I 7 中，在分别以 Cr(N03)3、Ce3+、—g、NH4V03、K2TiF6、LiF^P HNO3计以表I所示的浓度含有硝酸铬、Ce3+、硅烷、钒酸铵、氟钛酸钾、氟化锂和硝酸的45°C的处理液中浸溃3分钟，然后实施30秒室温下的自来水洗涤,接着实施30秒室温下的纯水洗涤。最后在80°C实施20分钟干燥。接着，通过根据JIS Z 2371的耐盐水喷雾试验法实施耐腐蚀性试验，测定等级。由表I所示的数据可知，本发明的化学转化处理方法的实施例1-3中，96小时盐水喷雾试验的耐腐蚀性等级为9. 9以上，与此相对，在从本发明使用的处理液中除去任意一种成分的比较例I 7的情况下，96小时盐水喷雾试验的耐腐蚀性等级为I. 5 5. 5，。表I
权利要求
1.一种铝或铝合金表面的化学转化处理方法，其特征在于，使用硝酸铬浓度以Cr(NO3)3计为O. 5-lg/L、Ce3+浓度为O. 08-0. 15g/L、硅烷浓度为3_6ml/L、钒酸铵浓度以NH4VO3计为2-3g/L、氟钛酸钾浓度以K2TiF6计为4_5g/L、氟化锂浓度以LiF计为l_2g/L、硝酸浓度以HNO3计为O. 5 I. 8mL/L、液温为40 50°C的处理液对铝或铝合金的表面实施I 5分钟化学转化处理形成皮膜。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，优选硝酸铬浓度以Cr(NO3) 3计为O. 7g/L。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，优选Ce3+浓度为O.lg/L。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，优选硅烷浓度为4.5ml/L。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，优选钒酸铵浓度以NH4VO3计为2.5g/L。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，优选氟钛酸钾浓度以K2TiF6计为4.5g/L。
7.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，优选氟化锂浓度以LiF计为I.5g/L。
8.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，优选硝酸浓度以HNO3计为lmL/L。
9.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，优选Ce3+来源于硝酸铈。
10.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，优选硅烷为BTSE。
全文摘要
本发明涉及一种铝或铝合金表面的化学转化处理方法，该铝材表面的化学转化处理方法中，使用硝酸铬浓度以Cr(NO3)3计为0.5-1g/L、Ce3+浓度为0.08-0.15g/L、硅烷浓度为3-6ml/L、钒酸铵浓度以NH4VO3计为2-3g/L、氟钛酸钾浓度以K2TiF6计为4-5g/L、氟化锂浓度以LiF计为1-2g/L、硝酸浓度以HNO3计为0.5～1.8mL/L、液温为40～50℃的处理液对铝或铝合金的表面实施1～5分钟化学转化处理形成皮膜，形成耐腐蚀性优异的皮膜。
文档编号C23C22/44GK102776500SQ20121024046
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月11日 优先权日2012年7月11日
发明者叶伟炳 申请人:东莞市闻誉实业有限公司