一种铝合金散热器及其制备方法与流程

1.本发明属于铝合金表面处理技术领域，具体涉及一种铝合金散热器及其制备方法。


背景技术：

2.目前，铝合金散热器以其在材料轻量化上的明显优势，得到了广泛的重视，在很多领域正逐步取代铜制散热器。随着铝合金散热器应用的增多，铝合金散热器的表面处理技术也越来也重要，通用的处理方法大多还是采用铬酸盐处理，但铬酸盐化学处理中六价铬对环境污染较大，对人体也非常不利。
3.铝合金的表面处理技术主要包括化学转化法、阳极氧化法、化学镀这三种方法。其中，铝合金的化学转化处理是通过化学或电化学的方法，利用具有氧化性的盐类等其他的化合物在铝合金表面形成一层转化膜。这种化学转化膜有着良好的耐腐蚀性，能进一步为其他涂层提供优质的基底。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种可以用于制备金属保护膜的曼希尼碱化合物。
5.本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
6.一种曼希尼碱化合物，包括：由甲醛、2-氨基-1-丁醇和邻苯二酚制备得到。
7.一种曼希尼碱化合物的制备方法中，将甲醛、2-氨基-1-丁醇加入溶剂中，在20-40℃的温度下反应0.5-3h，然后滴加入邻苯二酚，在25-50℃的温度下反应3-12h，旋蒸处理后得到曼希尼碱化合物。
8.优选地，溶剂为无水乙醇。
9.优选地，甲醛的添加量为溶剂的3-7wt％。
10.优选地，2-氨基-1-丁醇的添加量为溶剂的7-14wt％。
11.优选地，邻苯二酚的添加量为溶剂的4-9.5wt％。
12.本发明公开了一种曼希尼碱化合物在制备金属保护膜中的用途。
13.本发明的目的在于提供一种附着量好、耐蚀性好、耐沸水的、耐盐水的铝合金保护膜。
14.本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
15.一种铝合金保护膜，包括：含有上述曼希尼碱化合物的保护膜。曼希尼碱化合物的加入，通过与金属试剂形成金属复合物，形成致密的网状有机无机复合转化保护膜，再加上铝表面可能形成naf及si、a1、mg氧化物等充分结合，使膜层更加致密，提高铝合金材料表面保护膜的附着量，提高铝合金材料的稳定性，提高铝合金材料的耐蚀性，提高铝合金材料的耐沸水，提高铝合金材料的耐盐水。
16.优选地，保护膜中曼希尼碱化合物与金属试剂形成金属复合物。
17.优选地，保护膜中包含钛、锆、锰、钼中至少一种。
18.优选地，保护膜中含有氟铝酸钠。
19.一种附着保护膜的铝合金散热器的制备方法，包括：
20.将上述的曼希尼碱化合物与金属试剂制备得到金属复合物；
21.将金属复合物和硝酸、氨水、促进剂制备得到转化液；
22.将铝合金于转化液中处理得到附着保护膜的铝合金散热器。
23.优先地，促进剂为氟化钠。
24.优先地，制备方法中还包括铝合金表面预处理工序。
25.优选地，金属复合物制备中，向曼希尼碱化合物中加入金属类试剂，在20-30℃的温度下搅拌0.5-2h得到金属复合物。曼希尼碱化合物本身不溶于水，与金属试剂形成金属复合物后形成可以溶于水的处理液。
26.优选地，金属类试剂为氟钛酸、硫酸氧钛、氟锆酸、硫酸锰、钼酸钠中至少一种。
27.优选地，金属类试剂的添加量为无水乙醇的0.2-2.6wt％。
28.优选地，转化液中包括，0.2-1wt％的硝酸溶液，0.05-0.6wt％的氨水，0.1-0.4wt％的促进剂，0.5-2.5wt％的金属复合物，其余为去离子水。
29.更优选地，促进剂为氟化钠。在转化膜的形成过程中，naf主要起成膜促进剂的作用，f刻蚀铝表面并与a1
3+
形成稳定的氟铝配位体alf
63+
，alf
63+
与溶液中的na生成沉淀，从而在铝合金表面生成氟铝酸钠。
30.更优选地，转化液中含有单宁酸，转化液中单宁酸的含量为0.3-1.5wt％。单宁酸拥有多个邻位酚羟基，可以作为一种多基配体与金属离子发生配合反应，形成稳定的有机螯合物，在金属表面形成致密的保护膜。
31.更优选地，转化液中含有右旋奎宁酸和5-氨基乙酰丙酸盐酸盐，转化液中右旋奎宁酸的含量为0.1-0.6wt％，转化液中5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的含量为0.1-0.8wt％。右旋奎宁酸和5-氨基乙酰丙酸盐酸盐促进金属复合物与单宁酸螯合物形成的保护膜的稳定性，提高附着于金属上保护膜的性能。
32.优选地，铝合金散热器型材表面预处理中，将铝合金散热器型材浸于除油剂中，在50-80℃的温度下除油3-10min，然后浸于碱洗液中，在50-80℃的温度下处理3-15min，随后浸于酸洗液中，在20-35℃的温度下处理3-20min得到预处理铝合金散热器型材。除油剂可以快速去除铝合金散热器型材表面的油污及油渍；碱洗去除铝合金散热器型材表面的氧化膜，使铝合金散热器型材表面基体裸露出来；酸洗去除碱洗后铝合金散热器型材表面上的灰黑色物质，使铝合金散热器型材基体变得光亮洁净。
33.更优选地，除油剂为含有碳酸氢钠、丙酮和十二烷基苯磺酸钠的水溶液，除油剂中含有3-10wt％的碳酸氢钠，除油剂中含有0.2-1.6wt％的丙酮，除油剂中含有0.06-0.9wt％的十二烷基苯磺酸钠。
34.更优选地，碱洗液为2-8wt％的氢氧化钠溶液。
35.更优选地，酸洗液为含有硝酸和硫酸的水溶液，酸洗液中含有2-5wt％的硝酸，酸洗液中含有1-3wt％的硫酸。
36.优选地，附着保护膜的铝合金散热器制备中，将预处理铝合金散热器型材浸入转化液中，调节ph至4-5，在10-50℃的温度下处理10-60min，然后去离子水洗涤，于100-120℃干燥10-30min得到附着保护膜的铝合金散热器。
37.本发明由于采用了由曼希尼碱化合物与金属试剂制备的金属复合物用于转化液中制备得到附着于铝合金散热器表面的保护膜，因而具有如下有益效果：转化液稳定性好，在调节ph至5的情况下可稳定保存20d以上；保护膜的附着量高，膜重为75mg/cm2以上；耐蚀性好，在3％的重铬酸钾溶液中耐蚀50s以上；耐沸水性好，耐盐水浸泡性好。因此，本发明是一种附着量好、耐蚀性好、耐沸水的、耐盐水的附着保护膜的铝合金散热器。
附图说明
38.图1为曼希尼碱化合物红外光谱图；
39.图2为转化液稳定性测试结果图；
40.图3为铝合金散热器保护膜膜重测试结果图；
41.图4为铝合金散热器保护膜耐蚀性测试结果图。
具体实施方式
42.以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：
43.实施例1：
44.一种曼希尼碱化合物的制备方法，
45.曼希尼碱化合物的制备：将甲醛、2-氨基-1-丁醇加入溶剂中，在25℃的温度下反应1h，然后滴加入邻苯二酚，在35℃的温度下反应9h，旋蒸处理后得到曼希尼碱化合物；溶剂为无水乙醇，甲醛的添加量为溶剂的6wt％，2-氨基-1-丁醇的添加量为溶剂的12wt％，邻苯二酚的添加量为溶剂的8wt％。
46.实施例2：
47.一种附着保护膜的铝合金散热器的制备方法，
48.金属复合物的制备：向实施例1制备得到的曼希尼碱化合物中加入金属类试剂，在25℃的温度下搅拌1h得到钛复合物。金属类试剂为氟钛酸，金属类试剂的添加量为无水乙醇的2.1wt％。
49.铝合金散热器型材表面预处理：将铝合金散热器型材浸于除油剂中，在60℃的温度下除油5min，然后浸于碱洗液中，在60℃的温度下处理10min，随后浸于酸洗液中，在30℃的温度下处理10min得到预处理铝合金散热器型材。除油剂为含有碳酸氢钠、丙酮和十二烷基苯磺酸钠的水溶液，除油剂中含有5wt％的碳酸氢钠，除油剂中含有0.8wt％的丙酮，除油剂中含有0.36wt％的十二烷基苯磺酸钠；碱洗液为5wt％的氢氧化钠溶液；酸洗液为含有硝酸和硫酸的水溶液，酸洗液中含有3wt％的硝酸，酸洗液中含有2wt％的硫酸。
50.转化液：0.6wt％的硝酸溶液，0.3wt％的氨水，0.24wt％的促进剂，0.8wt％的金属复合物，其余为去离子水；促进剂为氟化钠。
51.铝合金散热器表面保护膜转化处理：将预处理铝合金散热器型材浸入转化液中，调节ph至4，在30℃的温度下处理20min，然后去离子水洗涤，于100℃干燥20min得到附着保护膜的铝合金散热器。
52.实施例3：
53.本实施例与实施例2相比，不同之处仅在于，转化液中金属复合物的含量为1.5wt％。
54.实施例4：
55.本实施例与实施例2相比，不同之处仅在于，转化液中金属复合物的含量为2.1wt％。。
56.实施例5：
57.本实施例与实施例4相比，不同之处仅在于，金属类试剂为硫酸氧钛。
58.实施例6：
59.本实施例与实施例4相比，不同之处仅在于，金属类试剂为氟锆酸。
60.实施例7：
61.本实施例与实施例4相比，不同之处仅在于，金属类试剂为硫酸锰。
62.实施例8：
63.本实施例与实施例4相比，不同之处仅在于，金属类试剂为钼酸钠。
64.实施例9：
65.本实施例与实施例4相比，不同之处仅在于，转化液中含有单宁酸，转化液中单宁酸的含量为1.5wt％。
66.实施例10：
67.本实施例与实施例9相比，不同之处仅在于，金属类试剂为硫酸氧钛。
68.实施例11：
69.本实施例与实施例9相比，不同之处仅在于，金属类试剂为氟锆酸。
70.实施例12：
71.本实施例与实施例9相比，不同之处仅在于，金属类试剂为硫酸锰。
72.实施例13：
73.本实施例与实施例9相比，不同之处仅在于，金属类试剂为钼酸钠。
74.实施例14：
75.本实施例与实施例9相比，不同之处仅在于，转化液中含有右旋奎宁酸和5-氨基乙酰丙酸盐酸盐，转化液中右旋奎宁酸的含量为0.2wt％，转化液中5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的含量为0.3wt％。
76.实施例15：
77.本实施例与实施例9相比，不同之处仅在于，转化液中含有右旋奎宁酸和5-氨基乙酰丙酸盐酸盐，转化液中右旋奎宁酸的含量为0.4wt％，转化液中5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的含量为0.5wt％。
78.实施例16：
79.本实施例与实施例15相比，不同之处仅在于，金属类试剂为硫酸氧钛。
80.实施例17：
81.本实施例与实施例15相比，不同之处仅在于，金属类试剂为氟锆酸。
82.实施例18：
83.本实施例与实施例15相比，不同之处仅在于，金属类试剂为硫酸锰。
84.实施例19：
85.本实施例与实施例15相比，不同之处仅在于，金属类试剂为钼酸钠。
86.对比例1：
87.本对比例与实施例15相比，不同之处仅在于，转化液中未含有5-氨基乙酰丙酸盐酸盐。
88.对比例2：
89.本对比例与实施例15相比，不同之处仅在于，转化液中未含有右旋奎宁酸。
90.试验例1：
91.红外测试
92.测试样品：实施例1方法制备得到的曼希尼碱化合物。
93.测试方法：采用红外光谱仪对测试样品进行分析，分辨率：4cm-l
，扫描频率：32次/min，液体样品制样方法：涂膜法。扫描范围：500-4000cm-1
。
94.曼希尼碱化合物红外检测结果如图1所示，3489cm-1
处为曼希尼碱化合物上羟基红外吸收峰，1218cm-1
处为碳氮键红外吸收峰，1650-1800cm-1
处未出现红外吸收峰，未检测到甲醛，表明成功得到了曼希尼碱化合物。
95.试验例2：
96.1.转化液稳定性测试
97.测试样品：实施例2-19及对比例1-2方法中制备得到的转化液。
98.测试方法：将测试样品调节ph至5，在25℃下放置30天后，观察转化液是否有分层、沉淀、凝聚等现象。记录上述现象产生的时间。
99.转化液稳定性测试结果如图2所示，其中，实施例4与实施例2-3相比，表明随着金属复合物的使用量的增加，转化液的稳定性增加；实施例5与实施例4相比，表明含有硫酸氧钛与曼尼希碱的复合物的转化液具有好的稳定性；实施例6与实施例4相比，表明含有氟锆酸与曼尼希碱的复合物的转化液具有好的稳定性；实施例7与实施例4相比，表明硫酸锰与曼尼希碱的复合物的转化液具有好的稳定性；实施例8与实施例4相比，表明钼酸钠与曼尼希碱的复合物的转化液具有好的稳定性；实施例9与实施例4相比，表明单宁酸的使用提高了转化液的稳定性；实施例14-15与实施例9相比，表明右旋奎宁酸和5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的使用进一步提高了转化液的稳定性；实施例15与对比例1-2相比，表明右旋奎宁酸和5-氨基乙酰丙酸盐酸盐共同使用的效果优于右旋奎宁酸或5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的单独使用。
100.本发明制备得到的转化液稳定性好，在调节ph至5的情况下可稳定保存20d以上。
101.2.膜重测试
102.测试样品：实施例2-及对比例1-2方法制备得到的附着保护膜的铝合金散热器材料板。
103.测试方法：测试样品干燥，计算样品面积a，称重得到m1，在50wt％的硝酸溶液中放置1min，去离子水冲洗干净，干燥称重得到m2。
104.膜重按下式计算：
105.膜重＝(m
1-m2)/a。
106.保护膜膜重测试结果如图3所示，其中，实施例4与实施例2-3相比，表明随着金属复合物的使用量的增加，铝合金散热器板上保护膜膜重增加；实施例5与实施例4相比，表明含有硫酸氧钛与曼尼希碱的复合物的转化液制备得到的保护膜膜的附着性好；实施例6与实施例4相比，表明含有氟锆酸与曼尼希碱的复合物的转化液制备得到的保护膜膜的附着
性好；实施例7与实施例4相比，表明硫酸锰与曼尼希碱的复合物的转化液制备得到的保护膜膜的附着性好；实施例8与实施例4相比，表明钼酸钠与曼尼希碱的复合物的转化液制备得到的保护膜膜的附着性好；实施例9与实施例4相比，表明单宁酸的使用提高了转化液制备得到的保护膜膜的附着性；实施例14-15与实施例9相比，表明右旋奎宁酸和5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的使用进一步提高了转化液制备得到的保护膜膜的附着性；实施例15与对比例1-2相比，表明右旋奎宁酸和5-氨基乙酰丙酸盐酸盐共同使用的效果优于右旋奎宁酸或5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的单独使用。
107.本发明制备得到的保护膜的附着量高，膜重为75mg/cm2以上。
108.3.k2cr2o7点滴测试
109.测试样品：实施例2-19及对比例1-2方法制备得到的附着保护膜的铝合金散热器材料板。
110.测试方法：将3g重铬酸钾与25ml浓盐酸定容至100ml蒸馏水中，在测试样品上画一个直径1cm的圆，在圆中滴3滴上述溶液，记录溶液在转化膜上由黄变绿所用的时间，即为耐蚀时间。
111.点滴实验测试结果如图4所示，其中，实施例4与实施例2-3相比，表明随着金属复合物的使用量的增加，铝合金散热器板上保护膜耐蚀性增强；实施例5与实施例4相比，表明含有硫酸氧钛与曼尼希碱的复合物的转化液制备得到的保护膜耐蚀性好；实施例6与实施例4相比，表明含有氟锆酸与曼尼希碱的复合物的转化液制备得到的保护膜耐蚀性增强；实施例7与实施例4相比，表明硫酸锰与曼尼希碱的复合物的转化液制备得到的保护膜耐蚀性增强；实施例8与实施例4相比，表明钼酸钠与曼尼希碱的复合物的转化液制备得到的保护膜耐蚀性增强；实施例9与实施例4相比，表明单宁酸的使用提高了转化液制备得到的保护膜的耐蚀性；实施例14-15与实施例9相比，表明右旋奎宁酸和5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的使用进一步提高了转化液制备得到的保护膜耐蚀性增强；实施例15与对比例1-2相比，表明右旋奎宁酸和5-氨基乙酰丙酸盐酸盐共同使用的效果优于右旋奎宁酸或5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的单独使用；对比例1-2与实施例9相比，表明右旋奎宁酸或5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的单独使用对耐蚀性没有增强效果。
112.本发明制备得到的保护膜的耐蚀性好，在3％的重铬酸钾溶液中耐蚀50s以上。
113.4.耐盐水浸泡测试
114.测试样品：实施例2-19及对比例1-2方法制备得到的附着保护膜的铝合金散热器材料板。
115.测试方法：3.5％nacl的溶液中浸泡3d后取出测试。
116.经耐盐水浸泡测试后，本发明各实施例制备得到的铝合金散热器板上的保护膜均无裂纹、皱纹及剥落现象。
117.5.耐沸水测试
118.测试样品：实施例2-19及对比例1-2方法制备得到的附着保护膜的铝合金散热器材料板。
119.测试方法：在沸水中煮沸2h后取出测试。
120.经耐沸水测试后，本发明各实施例制备得到的铝合金散热器板上的保护膜均无裂纹、皱纹及剥落现象。
121.以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。