一种铝及铝合金用除膜剂及其制备方法与应用与流程

本发明属于电镀，具体涉及一种铝及铝合金用除膜剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、铝合金作为一种常用的合金材料，具有硬度高、密度低、加工性能好、导电导热性好和可热处理强化等优点，在建筑、汽车、电力及航天航空等领域有着良好的应用前景。

2、铝合金表面通常都会有一层致密的氧化膜，其主要成分为氧化铝。氧化膜的存在形式通常有两种，一种是铝合金在大气中形成的天然氧化膜，δ约为4～5nm，这层氧化膜结构疏松且耐蚀性较差；另一种是采用化学氧化或电化学氧化的方法在铝合金表面制备出的氧化膜，这层氧化膜厚度可达数百微米，而且具有高硬度、高耐磨性、与基体结合牢固、强吸附能力和高耐蚀性等优点。但是，在铝合金表面的氧化膜制备过程中，经常会有残次品需要返工处理，需要清除表面旧的氧化膜而重新制备新的氧化膜。

3、现有技术中，一般会通过碱溶液侵蚀、化学抛光、电解抛光、化学蚀刻、阳极氧化等工艺处理铝及铝合金的表面从而达到性能和外观的要求。在这些工艺处理过程中，铝合金表面残留的污垢、污渍、氧化皮、合金间化合物、杂质、黑膜、硅元素、惰性元素等必须通过除膜等工序去除掉，才能保证每一道制程顺利等进行。

4、铝材表面处理常用的除膜工艺为硫酸法、硝酸法、铬酸法。疏酸法除膜工艺中的除膜剂通常以高含量硫酸、过氧化氢、盐酸混合形成，具有生产成本低的优点。但硫酸法对由于铝浸泡化抛溶液析出的铜、镍等挂灰溶解速度较慢，且无法去除一些由于大分子化合物形成的有机黑膜。此外，硫酸法操作时间较长，硫酸不容易在铝材表面形成钝化膜，长时间浸泡容易出现雪花状腐蚀斑点。

5、硝酸法和铬酸法对挂灰的溶解性强，使铝材获得清洁、光亮、均匀的钝化性表面，并避免了雪花状斑点的产生，能满足多种铝材的除灰要求。但硝酸溶液挥发出来的硝酸蒸汽及其分解的氮氧化产物，不仅污染空气环境，而且容易导致水体富营养化，致使鱼类和水生物等灭亡。铬酸法中的六价铬是一种极强的致癌物，氟化物也是一种危险性极大的化学品，出于对操作人员的健康和环境的保护，更应避免使用。

6、cn 107723720a公开了一种铝及铝合金除膜剂及其应用，所述除膜剂包括复合酸200～600g/l、复合氧化剂30～150g/l、硅剥离剂2～20g/l、缓蚀剂0.1～20g/l、稳定剂0.1～50g/l、除灰膜剂0.1～50g/l和水；但其除去杂膜的时间长，还会有部分残留。cn116770321a公开了一种铝及铝合金用的无磷无氮除膜剂及其制备方法，所述除膜剂包括酸剂、金属盐、氧化剂、稳定剂、缓蚀剂、螯合剂、杀菌灭藻剂和水；但是其成本较高，不利于工业化生产及使用。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种铝及铝合金用除膜剂及其制备方法与应用。所述铝及铝合金用除膜剂可以快速、完全地去除铝及铝合金阳极氧化膜，具有较高的退膜效率。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种铝及铝合金用除膜剂，所述铝及铝合金用除膜剂包括无机碱、表面活性剂、螯合剂、缓蚀剂和水。

4、本发明提供的除膜剂可以快速、完全地去除铝和铝合金的阳极氧化膜，且不受氧化膜的厚度和铝材状态的限制，具有退膜效率高，劳动强度小，对环境污染小的优点。

5、值得说明的是，本发明所述除膜剂中无机碱的作用是分解膜层；所述表面活性剂具有去污、乳化、增加润湿性的作用，可以帮助分解的膜层快速脱离铝材，加快退膜速度；所述螯合剂是一种金属离子络合剂，可以延长所述除膜剂的使用寿命；所述缓蚀剂的作用是延缓除膜剂对铝材的腐蚀，起到保护作用；经过四种组分的配合使用，得到了退膜效率高的除膜剂。

6、作为本发明的一个优选技术方案，所述除膜剂中无机碱的含量为15～45g/l，例如可以是15g/l、20g/l、25g/l、30g/l、35g/l、40g/l或45g/l，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。

7、优选地，所述无机碱包括氢氧化锂、氢氧化钙、氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠中的任意一种或任意两种的组合，典型但非限制性的组合包括：氢氧化锂和氢氧化钙的组合，氢氧化钾和氢氧化钠的组合，碳酸钠和碳酸氢钠的组合，氢氧化锂和氢氧化钠的组合，或氢氧化钠和碳酸氢钠的组合。

8、值得说明的是，本发明所述除膜剂中无机碱的含量为15～45g/l，其含量过高会导致退膜速度过快，反应剧烈对铝材的咬蚀量加大，同时还会增大对应辅材的使用量，含量过低则会导致退膜时间拉长，退膜不净使得铝材表面面花。

9、作为本发明的一个优选技术方案，所述除膜剂中表面活性剂的含量为0～2g/l，例如可以是0.1g/l、0.5g/l、1.0g/l、1.5g/l或2.0g/l，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。

10、优选地，所述表面活性剂包括卵磷脂、十二烷基磺酸钠、聚乙二醇、丙二醇、脂肪醇甘油酯或聚山梨脂中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括：卵磷脂、脂肪醇甘油酯和聚山梨脂的组合，聚乙二醇和丙二醇的组合，卵磷脂、十二烷基磺酸钠、聚乙二醇和丙二醇的组合，或聚乙二醇、丙二醇、脂肪醇甘油酯和聚山梨脂的组合。

11、作为本发明的一个优选技术方案，所述除膜剂中螯合剂的含量为20～150g/l，例如可以是20g/l、40g/l、60g/l、80g/l、100g/l、120g/l或150g/l，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。

12、优选地，所述螯合剂包括氮川三乙酸、二乙烯三胺五乙酸、多磷酸盐、氨基羧酸、1,3-二酮、羟基羧酸、多胺、硫代甜菜碱、乙二胺四乙酸、氨基三亚甲基膦酸、乙撑双四磷酸五钠或1-羟基乙撑双四磷酸五钠中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括：氮川三乙酸、氨基羧酸、二乙烯三胺五乙酸和乙二胺四乙酸的组合，多磷酸盐、1,3-二酮和多胺的组合，或硫代甜菜碱、乙撑双四磷酸五钠和1-羟基乙撑双四磷酸五钠的组合。

13、作为本发明的一个优选技术方案，所述除膜剂中缓蚀剂的含量为1～10g/l，例如可以是1g/l、3g/l、5g/l、7g/l、9g/l或10g/l，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。

14、优选地，所述缓蚀剂包括植酸、氟磷酸、聚磷酸、硫醇、硫醚、二苯硫脲、葡萄糖酸钠、聚丙烯酰胺或聚氧化乙烯中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括：植酸、氟磷酸和聚磷酸的组合，硫醇和硫醚的组合，二苯硫脲、葡萄糖酸钠、聚丙烯酰胺和聚氧化乙烯的组合，或植酸、氟磷酸、聚磷酸、硫醇、硫醚、二苯硫脲、葡萄糖酸钠、聚丙烯酰胺和聚氧化乙烯的组合。

15、第二方面，本发明提供了一种如第一方面提供的铝及铝合金用除膜剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

16、(1)混合无机碱和第一溶剂，一次搅拌后得到第一混合液；

17、(2)混合表面活性剂、螯合剂、缓蚀剂、第二溶剂和步骤(1)所得第一混合液，二次搅拌后得到所述铝及铝合金用除膜剂。

18、本发明所述制备方法简单便捷，首先采用第一溶剂(水)分散无机碱，然后混合表面活性剂、螯合剂以及缓蚀剂，并补充适量的第二溶剂(水)，搅拌混合均匀后得到所述的铝及铝合金用除膜剂。

19、作为本发明的一个优选技术方案，所述第一溶剂和第二溶剂为水。

20、优选地，所述第一溶剂和第二溶剂的总量为所述除膜剂中水的含量。

21、作为本发明的一个优选技术方案，步骤(1)所述一次搅拌的时间为20～30min，例如可以是20min、22min、24min、26min、28min或30min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。

22、优选地，步骤(2)所述二次搅拌的时间为30～45min，例如可以是30min、33min、36min、39min、42min或45min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。

23、优选地，步骤(2)所述二次搅拌的温度为40～70℃，例如可以是40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃或70℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。

24、优选地，步骤(2)所述二次搅拌的环境湿度为30～50％rh，例如可以是30％rh、35％rh、40％rh、45％rh或50％rh，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。

25、第三方面，本发明提供了一种如第一方面提供的铝及铝合金用除膜剂的应用，所述铝及铝合金用除膜剂的用于除去铝及铝合金阳极氧化膜。

26、作为本发明的一个优选技术方案，除去铝及铝合金阳极氧化膜的方法包括：将具有阳极氧化膜的铝和/或铝合金浸没于所述除膜剂中，浸泡清洗后进行水洗。

27、本发明所述水洗前需要打开槽体大气阀门，该操作能够使产品表面残留的药剂快速脱离，保证产品表面的清洁度。

28、优选地，所述浸泡清洗的温度为42～46℃，例如可以是42℃、43℃、44℃、45℃或46℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。

29、值得说明的是，采用本发明提供的铝及铝合金用除膜剂去除阳极氧化膜时的浸泡温度为42～46℃，温度过高会导致退膜速度较快，反应剧烈对铝材的咬蚀量增大，温度过低则会导致退膜时间拉长，退膜不净使得铝材表面面花。

30、优选地，所述浸泡清洗的时间为150～200s，例如可以是150s、160s、170s、180s、190s或200s，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。

31、以下作为本发明的优选技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的目的和有益效果。

32、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

33、(1)本发明提供的铝及铝合金用除膜剂对阳极氧化膜的退膜效率高、劳动强度小，且对环境污染的影响较小；

34、(2)本发明提供的铝及铝合金用除膜剂在去除阳极氧化膜时不受氧化膜厚度和铝材状态的影响和限制；

35、(3)本发明提供的铝及铝合金用除膜剂的成本较低，更适用于工业化生产及使用。