一种用于铝合金、铜合金金属板的复合钝化剂的制作方法

本发明属于表面钝化处理技术领域，具体涉及一种用于铝合金、铜合金金属板表面处理的复合钝化剂。

背景技术

铝合金、铜合金由于具有良好的导热和导电性、易于加工成型、价格低廉等特点，在航天航空、汽车、交通运输、建筑、电子电器、冶金化工、机械制造、家具等领域具有广泛的应用。然而，铝、铜的化学性质较活泼，在生产、储存、运输和使用过程中，在潮湿环境、尤其是含氯离子环境中容易引起腐蚀，严重影响铝合金、铜合金金属板的表面质量。为了提高铝合金、铜合金板的耐腐蚀性、表面装饰性和使用寿命，需要进行钝化处理。传统的钝化工艺主要采用铬酸盐钝化，但是铬酸盐钝化过程中使用的六价铬毒性大，具有致癌作用，对环境和人体有害，所以铬酸盐钝化处理工艺的使用受到了严格限制，因此，要求采用环保的钝化剂代替传统的六价铬钝化剂。

发明专利201610749520.1报道了一种可用于铝材的钝化剂，此种钝化剂主要由钛白粉、亚硫酸钠、丁二酸、柠檬酸钠、羟乙基纤维素、油酸聚氧乙烯酯、二烷基二硫代磷酸锌、硫酸化蓖麻油、羟基乙叉二磷酸和水。发明专利201610331627.4报道了采用氧化钇、六水三氯化钕、纳米膨润土、硅酸钠、二三乙醇胺二异丙基钛酸酯、硅溶胶、环氧树脂、双氧水、脂肪酸甲酯磺酸、脂肪醇硫酸钠、环已六醇磷酸酯、氯化钠、聚环氧琥珀酸、丙烯酸为主要原料可以制备出铝带用钝化剂。发明专利201210453062.9报道了以甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇、苯骈三氮唑、n-甲基苯骈三氮唑、n-乙基苯骈三氮唑、n-丙基苯骈三氮唑或l-羟基苯骈三氮唑，聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮为原料可以制备出用于铜件的无铬钝化剂。发明专利201510322338.3报道了以丙酮、乙醇胺、乙酸、丁醇、苯骈三氮唑、十二烷基硫酸钠和水为原料可以制备出用于铜件的无铬钝化剂。铝合金、铜合金板在钝化前，表面通常带有油脂等杂质，这些杂质会造成涂层开裂、起泡等现象，影响钝化层的质量，为了简化钝化过程，要求钝化剂可以直接在铝合金、铜合金金属板表面钝化。钝化剂形成的钝化膜除了要求具有良好的耐腐蚀性能外，还需要具有良好的耐候性、耐水性、耐溶剂性、耐指纹性和润滑性等多种性能。然而，现有的钝化剂难以同时满足以上要求。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于铝合金、铜合金金属板的复合钝化剂，以期使用前无需预处理，铝合金、铜合金金属板经过该复合钝化剂钝化后具有良好的耐盐性、耐候性、耐水性、耐酸性、耐碱性、耐溶剂性、耐指纹性和润滑性。

本发明是通过以下技术方案予以实现的。

本发明所提供的一种用于铝合金、铜合金金属板的复合钝化剂的质量百分比组成如下：

所述铋酸铟纳米球的直径为10-70nm。

本发明同时提供了上述铋酸铟纳米球的具体制备方法如下：

以铋酸钠、硝酸铟作为原料，水为溶剂，乙二胺四乙酸作为添加剂，其中铋酸钠和硝酸铟的摩尔比为1:1，乙二胺四乙酸的重量不大于水重量的10％，将铋酸钠、硝酸铟与水均匀混合后置于反应容器内并密封，于温度150-200℃、保温6-48h，其中铋酸钠和硝酸铟的重量不大于水重量的40％。

本发明所提供的一种用于铝合金、铜合金金属板的复合钝化剂的具体制备方法如下：

按照质量比例分别称取丙烯酸/丙烯酰胺甲基丙烷磺酸共聚物、1,3-二羟甲基-5,5-二甲基海因、丁二酸二钠、双甲基双萘磺酸钠、十八烯酸二乙醇酰胺、三丁基磷酸酯、铋酸铟纳米球和水，然后在水中依次加入丙烯酸/丙烯酰胺甲基丙烷磺酸共聚物、1,3-二羟甲基-5,5-二甲基海因、丁二酸二钠、双甲基双萘磺酸钠、十八烯酸二乙醇酰胺、三丁基磷酸酯、铋酸铟纳米球，机械搅拌6-12h混合均匀。

上述用于铝合金、铜合金金属板的复合钝化剂的钝化工艺参数如下：

复合钝化剂成膜方式采用喷涂、浸涂或者辊涂方式，钝化温度20-40℃、钝化时间5-20s，固化温度50-90℃、固化时间5-20min，自然冷却。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1、本发明以丙烯酸/丙烯酰胺甲基丙烷磺酸共聚物、1,3-二羟甲基-5,5-二甲基海因、丁二酸二钠、双甲基双萘磺酸钠、十八烯酸二乙醇酰胺、三丁基磷酸酯、铋酸铟纳米球和水作为原料，可以制备出用于铝合金、铜合金金属板的复合钝化剂。丙烯酸/丙烯酰胺甲基丙烷磺酸共聚物可以提高钝化膜在铝合金、铜合金金属板表面的附着力，同时与双甲基双萘磺酸钠、十八烯酸二乙醇酰胺的共同作用，可以保持铋酸铟纳米球在钝化剂中的长期稳定。三丁基磷酸酯作为消泡剂可以消除钝化剂中的气泡。1,3-二羟甲基-5,5-二甲基海因、丁二酸二钠和铋酸铟纳米球作为缓蚀剂，与丙烯酸/丙烯酰胺甲基丙烷磺酸共聚物、双甲基双萘磺酸钠、十八烯酸二乙醇酰胺和三丁基磷酸酯在铝合金、铜合金金属板表面形成致密的复合钝化层，在这些物质的协同作用下，能够阻止水分、腐蚀性气体和其他腐蚀性物质接触铝合金、铜合金金属板表面，从而提高其耐蚀性能。丙烯酸/丙烯酰胺甲基丙烷磺酸共聚物、十八烯酸二乙醇酰胺也具有去除油脂和润滑作用，所以这种复合钝化剂使用前无需要预处理，铝合金、铜合金金属板表面经过此种复合钝化剂钝化后具有良好的耐盐性、耐候性、耐水性、耐酸性、耐碱性、耐溶剂性、耐指纹性和润滑性，在铝合金、铜合金材料表面处理方面具有良好的应用。

2、本发明采用的铋酸铟纳米球耐腐蚀性强、稳定性好、无毒和无污染，丙烯酸/丙烯酰胺甲基丙烷磺酸共聚物、1,3-二羟甲基-5,5-二甲基海因、丁二酸二钠、双甲基双萘磺酸钠、十八烯酸二乙醇酰胺、三丁基磷酸酯都是批量生产的原料，可以实现复合钝化剂的批量制备。

附图说明

图1为实施例1制备的复合钝化剂在铝合金板表面形成钝化膜的sem图像；

从图可以看出复合钝化剂在铝合金板表面形成的钝化膜由铋酸铟纳米球和无规则颗粒构成，铋酸铟纳米球的直径为10-70nm。无规则颗粒是钝化剂中的丙烯酸/丙烯酰胺甲基丙烷磺酸共聚物、1,3-二羟甲基-5,5-二甲基海因、丁二酸二钠、双甲基双萘磺酸钠、十八烯酸二乙醇酰胺、三丁基磷酸酯干燥后形成的，铋酸铟纳米球与以上物质混合形成了由铋酸铟纳米球和无规则颗粒构成的钝化膜。

具体实施方式

以下结合具体实施例详述本发明，但本发明不局限于下述实施例。

实施例1

确定用于铝合金、铜合金金属板的复合钝化剂的质量百分比组成如下：

实施例2

确定用于铝合金、铜合金金属板的复合钝化剂的质量百分比组成如下：

实施例3

确定用于铝合金、铜合金金属板的复合钝化剂的质量百分比组成如下：

实施例4

确定用于铝合金、铜合金金属板的复合钝化剂的质量百分比组成如下：

实施例5

确定用于铝合金、铜合金金属板的复合钝化剂的质量百分比组成如下：

实施例6

确定用于铝合金、铜合金金属板的复合钝化剂的质量百分比组成如下：

实施例7

确定用于铝合金、铜合金金属板的复合钝化剂的质量百分比组成如下：

实施例8

确定用于铝合金、铜合金金属板的复合钝化剂的质量百分比组成如下：

按照实施例1到实施例8配方制备出的复合钝化剂涂覆于铝合金、铜合金金属板表面形成的钝化膜，其性能指标检测结果如下：

表1本发明复合钝化剂形成的钝化膜的性能指标

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