一种铝合金无铬钝化剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种铝合金无铬钝化剂及其制备方法，按以下原料重量份数配比制成：柠檬酸12-35份、柠檬酸钠10-22份、过硫酸钠6-16份、硅酸钠7-22份、磷酸6-18份、硝酸钴2-11份、亚硫酸钠6-20份、丙二酸12-32份、氟化铵2-11份、十二烷基苯磺酸钠1-9份、水25-65份。本发明所述钝化剂能够在常温下钝化，钝化时间短，环保无污染；形成的钝化膜增强了铝合金的耐腐蚀性。
【专利说明】一种铝合金无铬钝化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钝化剂，尤其涉及一种铝合金无铬钝化剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 近几十年来，我国一直使用六价铬酸盐钝化，六价铬酸盐钝化处理明显提高了合 金的耐腐蚀性，生成的钝化膜具有自我修复作用，并且价格低廉，使用非常广泛，但铬酸盐 钝化液中含有六价铬这种剧毒致癌物，严重影响人体健康及污染环境。目前世界各国都开 始限制或禁止使用铬酸盐处理方法。因此开发无毒环保、高效、低耗的无六价铬钝化技术， 实现高品质、环境友好的钢材表面钝化剂的需求非常迫切。
[0003] 此外，许多工厂采用三价铬酸盐来替代六价铬酸盐制备钢材表面钝化剂，如中国 专利CN101130865A三价铬黑色钝化剂及其制备方法，提供了一种用于金属表面处理的三 价铬钝化剂，虽然该钝化剂的处理效果较好，但是三价铬依然具有一定的毒性，工厂对三价 铬离子的废水处理较为困难，且成本较高。因此，开发无铬钝化剂越来越受到人们的重视。
[0004] 对于铝合金工件，因铝在空气中易被氧化而形成致密的氧化膜，而对铝合金内部 具有一定的保护作用，但是随着时间的推移和环境的改变，氧化膜容易遭到破坏。从而导致 工件腐蚀。因此开发一种能够保护铝制工件、减轻其表面腐蚀、延长使用寿命的铝合金无铬 钝化剂尤为迫切。
【发明内容】
[0005] 解决的技术问题：
[0006] 为了提供一种适用于铝合金表面钝化处理，且对环境没有污染的钝化剂，本发明 提供了一种铝合金无铬钝化剂及其制备方法。
[0007] 技术方案：
[0008] -种铝合金无铬钝化剂，按以下原料重量份数配比制成：柠檬酸12-35份、柠檬酸 钠10-22份、过硫酸钠6-16份、硅酸钠7-22份、磷酸6-18份、硝酸钴2-11份、亚硫酸钠6-20 份、丙二酸12-32份、氟化铵2-11份、十二烷基苯磺酸钠1-9份、水25-65份。
[0009] 作为本发明的一种优选方案，按以下原料重量份数配比制成铝合金无铬钝化剂： 柠檬酸15-30份、柠檬酸钠12-20份、过硫酸钠7-15份、硅酸钠9-20份、磷酸8-16份、硝酸 钴3_9份、亚硫酸钠8_17份、丙二酸14-30份、氟化铵4_10份、十二烧基苯横酸钠2_8份、 水30-60份。
[0010] 作为本发明的一种优选方案，按以下原料重量份数配比制成铝合金无铬钝化剂： 柠檬酸16-28份、柠檬酸钠14-20份、过硫酸钠8-14份、硅酸钠10-18份、磷酸9-15份、硝 酸钴4_8份、亚硫酸钠9_16份、丙二酸15-28份、氟化铵5_9份、十二烧基苯横酸钠3_7份、 水35-60份。
[0011] 一种铝合金无铬钝化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0012] (1)将柠檬酸、柠檬酸钠、过硫酸钠、硅酸钠、磷酸和水倒入反应釜中，在温度为 13-21 °C、压强为0. 05-0. IMPa条件下搅拌25-40分钟，搅拌器转速为400-550转/分钟，搅 拌完成后将pH调至4-6之间；
[0013] (2)将硝酸钴、亚硫酸钠、丙二酸加入水中，在温度为40-58 °C、压强为 0. 12-0. 24MPa条件下磁力搅拌溶解，完全溶解后待溶液温度降至22-26°C时，向其中加入 十二烷基苯磺酸钠，充分搅拌混匀；
[0014] (3)将步骤（2)得到的溶液加入步骤（1)获得的溶液中，流速为0.07-0. 32m/s，反 应釜内温度为14-22°C，压强为0. 05-0. IMPa，边加入边搅拌，搅拌器转速为450-600转/分 钟；待将步骤（2)所获得的溶液完全加入步骤（1)获得的溶液中后，搅拌器继续搅拌35-48 分钟；
[0015] (4)向步骤（3)获得的溶液中加入氟化铵，反应釜内温度为35_50°C，压强为 0. 05-0. IMPa，边加入边搅拌，搅拌器转速为450-600转/分钟。
[0016] 作为本发明的一种优选技术方案，步骤（1)中将朽1檬酸、朽1檬酸钠、过硫酸钠、娃 酸钠、磷酸和水倒入反应釜中，在温度为15_20°C、压强为0. 06-0. IMPa条件下搅拌28-40分 钟，搅拌器转速为450-550转/分钟，搅拌完成后将pH调至4-6之间。
[0017] 作为本发明的一种优选技术方案，步骤（2)中将硝酸钴、亚硫酸钠、丙二酸加入水 中，在温度为45-55°C、压强为0. 14-0. 24MPa条件下磁力搅拌溶解，完全溶解后待溶液温度 降至22-26°C时，向其中加入十二烷基苯磺酸钠，充分搅拌混匀。
[0018] 作为本发明的一种优选技术方案，在步骤（3)中，将步骤（2)得到的溶液加入步骤 (1)获得的溶液中，流速为〇. 08-0. 28m/s，反应釜内温度为14-20°c，压强为0. 07-0. IMPa， 边加入边搅拌，搅拌器转速为500-600转/分钟；待将步骤（2)所获得的溶液完全加入步骤 (1)获得的溶液中后，搅拌器继续搅拌37-45分钟。
[0019] 作为本发明的一种优选技术方案，在步骤（4)中，向步骤（3)获得的溶液中加 入氟化铵，反应釜内温度为38-50°C，压强为0. 07-0. IMPa，边加入边搅拌，搅拌器转速为 500-600转/分钟。
[0020] 有益效果
[0021] 本发明所述一种铝合金无铬钝化剂及其制备方法采用以上技术方案具有以下技 术效果：第一、本发明制备的铝合金无铬钝化剂耐腐蚀性能与六价铬钝化剂性能接近；第 二、本发明获得的钝化剂对环境不造成污染；第三、本发明所述铝合金无铬钝化剂的制备方 法避免挥发性酸对工作人员造成伤害。
【具体实施方式】
[0022] 实施例1 :
[0023] -种铝合金无铬钝化剂，按以下原料重量份数配比制成：柠檬酸12份、柠檬酸钠 10份、过硫酸钠6份、硅酸钠7份、磷酸6份、硝酸钴2份、亚硫酸钠6份、丙二酸12份、氟化 铵2份、十二烷基苯磺酸钠1份、水25份。
[0024] 一种铝合金无铬钝化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0025] (1)将柠檬酸、柠檬酸钠、过硫酸钠、硅酸钠、磷酸和水倒入反应釜中，在温度为 13°C、压强为0. 05MPa条件下搅拌25分钟，搅拌器转速为400转/分钟，搅拌完成后将pH 调至4 ;
[0026] (2)将硝酸钴、亚硫酸钠、丙二酸加入水中，在温度为40°C、压强为0. 12MPa条件下 磁力搅拌溶解，完全溶解后待溶液温度降至22°C时，向其中加入十二烷基苯磺酸钠，充分搅 拌混勻；
[0027] (3)将步骤⑵得到的溶液加入步骤⑴获得的溶液中，流速为0. 07m/s，反应釜 内温度为14°C，压强为0. 05MPa，边加入边搅拌，搅拌器转速为450转/分钟；待将步骤（2) 所获得的溶液完全加入步骤（1)获得的溶液中后，搅拌器继续搅拌35分钟；
[0028] (4)向步骤（3)获得的溶液中加入氟化铵，反应釜内温度为35°C，压强为0. 05MPa， 边加入边搅拌，搅拌器转速为450转/分钟。
[0029] 实施例2 :
[0030] -种铝合金无铬钝化剂，按以下原料重量份数配比制成：柠檬酸15份、柠檬酸钠 12份、过硫酸钠8份、硅酸钠9份、磷酸8份、硝酸钴4份、亚硫酸钠8份、丙二酸14份、氟化 铵4份、十二烷基苯磺酸钠2份、水35份。
[0031] 一种铝合金无铬钝化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0032] (1)将柠檬酸、柠檬酸钠、过硫酸钠、硅酸钠、磷酸和水倒入反应釜中，在温度为 15°C、压强为0. 06MPa条件下搅拌30分钟，搅拌器转速为450转/分钟，搅拌完成后将pH 调至4 ;
[0033] (2)将硝酸钴、亚硫酸钠、丙二酸加入水中，在温度为45°C、压强为0. HMPa条件下 磁力搅拌溶解，完全溶解后待溶液温度降至23°C时，向其中加入十二烷基苯磺酸钠，充分搅 拌混勻；
[0034] (3)将步骤⑵得到的溶液加入步骤⑴获得的溶液中，流速为0. 12m/s，反应釜 内温度为16°C，压强为0. 06MPa，边加入边搅拌，搅拌器转速为500转/分钟；待将步骤（2) 所获得的溶液完全加入步骤（1)获得的溶液中后，搅拌器继续搅拌38分钟；
[0035] (4)向步骤（3)获得的溶液中加入氟化铵，反应釜内温度为40°C，压强为0. 06MPa， 边加入边搅拌，搅拌器转速为500转/分钟。
[0036] 实施例3 :
[0037] -种铝合金无铬钝化剂，按以下原料重量份数配比制成：柠檬酸20份、柠檬酸钠 15份、过硫酸钠10份、硅酸钠12份、磷酸12份、硝酸钴6份、亚硫酸钠10份、丙二酸16份、 氟化铵6份、十二烧基苯磺酸钠4份、水45份。
[0038] 一种铝合金无铬钝化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0039] (1)将柠檬酸、柠檬酸钠、过硫酸钠、硅酸钠、磷酸和水倒入反应釜中，在温度为 17°C、压强为0. 06MPa条件下搅拌33分钟，搅拌器转速为500转/分钟，搅拌完成后将pH 调至4 ;
[0040] (2)将硝酸钴、亚硫酸钠、丙二酸加入水中，在温度为48°C、压强为0. 16MPa条件下 磁力搅拌溶解，完全溶解后待溶液温度降至24°C时，向其中加入十二烷基苯磺酸钠，充分搅 拌混勻；
[0041] (3)将步骤⑵得到的溶液加入步骤⑴获得的溶液中，流速为0. 15m/s，反应釜 内温度为18°C，压强为0. 07MPa，边加入边搅拌，搅拌器转速为550转/分钟；待将步骤（2) 所获得的溶液完全加入步骤（1)获得的溶液中后，搅拌器继续搅拌42分钟；
[0042] (4)向步骤（3)获得的溶液中加入氟化铵，反应釜内温度为42°C，压强为0. 07MPa， 边加入边搅拌，搅拌器转速为550转/分钟。
[0043] 实施例4 :
[0044] 一种铝合金无铬钝化剂，按以下原料重量份数配比制成：柠檬酸25份、柠檬酸钠 18份、过硫酸钠13份、硅酸钠16份、磷酸15份、硝酸钴8份、亚硫酸钠15份、丙二酸23份、 氟化铵8份、十二烷基苯磺酸钠6份、水50份。
[0045] 一种铝合金无铬钝化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0046] (1)将柠檬酸、柠檬酸钠、过硫酸钠、硅酸钠、磷酸和水倒入反应釜中，在温度为 19°C、压强为0. 07MPa条件下搅拌36分钟，搅拌器转速为500转/分钟，搅拌完成后将pH 调至5 ;
[0047] (2)将硝酸钴、亚硫酸钠、丙二酸加入水中，在温度为52°C、压强为0. 22MPa条件下 磁力搅拌溶解，完全溶解后待溶液温度降至24°C时，向其中加入十二烷基苯磺酸钠，充分搅 拌混勻；
[0048] (3)将步骤（2)得到的溶液加入步骤（1)获得的溶液中，流速为0. 22m/s，反应釜 内温度为20°C，压强为0. 08MPa，边加入边搅拌，搅拌器转速为550转/分钟；待将步骤（2) 所获得的溶液完全加入步骤（1)获得的溶液中后，搅拌器继续搅拌45分钟；
[0049] (4)向步骤（3)获得的溶液中加入氟化铵，反应釜内温度为46°C，压强为0. 08MPa， 边加入边搅拌，搅拌器转速为550转/分钟。
[0050] 实施例5 :
[0051] 一种铝合金无铬钝化剂，按以下原料重量份数配比制成：柠檬酸35份、柠檬酸钠 22份、过硫酸钠16份、硅酸钠22份、磷酸18份、硝酸钴11份、亚硫酸钠20份、丙二酸32 份、氟化铵11份、十二烧基苯磺酸钠9份、水65份。
[0052] -种铝合金无铬钝化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0053] (1)将柠檬酸、柠檬酸钠、过硫酸钠、硅酸钠、磷酸和水倒入反应釜中，在温度为 21°C、压强为0. IMPa条件下搅拌40分钟，搅拌器转速为550转/分钟，搅拌完成后将pH调 至6 ;
[0054] (2)将硝酸钴、亚硫酸钠、丙二酸加入水中，在温度为58°C、压强为0. 24MPa条件下 磁力搅拌溶解，完全溶解后待溶液温度降至26°C时，向其中加入十二烷基苯磺酸钠，充分搅 拌混勻；
[0055] (3)将步骤（2)得到的溶液加入步骤（1)获得的溶液中，流速为0. 32m/s，反应釜 内温度为22°C，压强为0. IMPa，边加入边搅拌，搅拌器转速为600转/分钟；待将步骤（2) 所获得的溶液完全加入步骤（1)获得的溶液中后，搅拌器继续搅拌48分钟；
[0056] (4)向步骤⑶获得的溶液中加入氟化铵，反应釜内温度为50°C，压强为0. IMPa， 边加入边搅拌，搅拌器转速为600转/分钟。
[0057] 参照国家标准对本发明的铝合金无铬钝化膜和传统铬酸盐钝化膜的涂层配套进 行性能对比测试，结果如下表：
[0058]
【权利要求】
1. 一种铝合金无铬钝化剂，其特征在于，按以下原料重量份数配比制成：柠檬酸12-35 份、柠檬酸钠10-22份、过硫酸钠6-16份、硅酸钠7-22份、磷酸6-18份、硝酸钴2-11份、亚 硫酸钠6-20份、丙二酸12-32份、氟化铵2-11份、十二烷基苯磺酸钠1-9份、水25-65份。
2. 根据权利要求1所述一种铝合金无铬钝化剂，其特征在于，按以下原料重量份数配 比制成：柠檬酸15-30份、柠檬酸钠12-20份、过硫酸钠7-15份、硅酸钠9-20份、磷酸8-16 份、硝酸钴3-9份、亚硫酸钠8-17份、丙二酸14-30份、氟化铵4-10份、十二烧基苯磺酸钠 2- 8 份、水 30-60 份。
3. 根据权利要求1所述一种铝合金无铬钝化剂，其特征在于，按以下原料重量份数配 比制成：柠檬酸16-28份、柠檬酸钠14-20份、过硫酸钠8-14份、硅酸钠10-18份、磷酸9-15 份、硝酸钴4-8份、亚硫酸钠9-16份、丙二酸15-28份、氟化铵5-9份、十二烧基苯磺酸钠 3- 7 份、水 35-60 份。
4. 权利要求1所述一种铝合金无铬钝化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 将柠檬酸、柠檬酸钠、过硫酸钠、硅酸钠、磷酸和水倒入反应釜中，在温度为 13-21°C、压强为0. 05-0. IMPa条件下搅拌25-40分钟，搅拌器转速为400-550转/分钟，搅 拌完成后将pH调至4-6之间； (2) 将硝酸钴、亚硫酸钠、丙二酸加入水中，在温度为40-58°C、压强为0. 12-0. 24MPa 条件下磁力搅拌溶解，完全溶解后待溶液温度降至22-26°C时，向其中加入十二烷基苯磺酸 钠，充分搅拌混匀； (3) 将步骤（2)得到的溶液加入步骤（1)获得的溶液中，流速为0. 07-0. 32m/s，反应釜 内温度为14_22°C，压强为0. 05-0. IMPa，边加入边搅拌，搅拌器转速为450-600转/分钟； 待将步骤（2)所获得的溶液完全加入步骤（1)获得的溶液中后，搅拌器继续搅拌35-48分 钟； (4) 向步骤（3)获得的溶液中加入氟化铵，反应釜内温度为35-50 °C，压强为 0. 05-0. IMPa，边加入边搅拌，搅拌器转速为450-600转/分钟。
5. 根据权利要求4所述一种铝合金无铬钝化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1)中 将柠檬酸、柠檬酸钠、过硫酸钠、硅酸钠、磷酸和水倒入反应釜中，在温度为15_20°C、压强为 0. 06-0. IMPa条件下搅拌28-40分钟，搅拌器转速为450-550转/分钟，搅拌完成后将pH调 至4-6之间。
6. 根据权利要求4所述一种铝合金无铬钝化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2)中将 硝酸钴、亚硫酸钠、丙二酸加入水中，在温度为45-55°C、压强为0. 14-0. 24MPa条件下磁力 搅拌溶解，完全溶解后待溶液温度降至22-26°C时，向其中加入十二烷基苯磺酸钠，充分搅 拌混勻。
7. 根据权利要求4所述一种铝合金无铬钝化剂的制备方法，其特征在于，在步骤（3) 中，将步骤（2)得到的溶液加入步骤（1)获得的溶液中，流速为0. 08-0. 28m/s，反应釜内温 度为14-20°C，压强为0. 07-0. IMPa，边加入边搅拌，搅拌器转速为500-600转/分钟；待将 步骤（2)所获得的溶液完全加入步骤（1)获得的溶液中后，搅拌器继续搅拌37-45分钟。
8. 根据权利要求4所述一种铝合金无铬钝化剂的制备方法，其特征在于，在步骤（4) 中，向步骤（3)获得的溶液中加入氟化铵，反应釜内温度为38-50°C，压强为0.07-0. IMPa， 边加入边搅拌，搅拌器转速为500-600转/分钟。
【文档编号】C23C22/36GK104404488SQ201410648275
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】尤为 申请人:无锡伊佩克科技有限公司