鋁合金表面復合鈍化劑及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種鋁合金表面復合鈍化劑及其制備方法，組分及各組分質量份數如下：硝酸鈰5~15份，氯化稀土 1~5份，碳酸稀土1~3份，氯化鈰2~8份，丙烯酸樹脂8~16份，硅酸鈉 2~8份，氯化鈉 4~8份，苯并三氮唑0.5~2.5份，單寧酸1~4份，沒食子酸3~7份，二酚基丙烷 0.7~1.9份，鉬酸鉀 5~15份，氧化劑1~5份，交聯劑0.2~0.8份，水 30~60份。鈍化劑中采用無機鈍化與稀土鈍化復合，不含有會導致水體富營養化的磷酸鹽，致癌物六價鉻以及有毒的金屬離子，安全無毒，對環境無污染，且能迅速在鋁合金表面形成鈍化膜，膜層均勻致密，能提高鋁合金的耐腐蝕性，鈍化效率高，鈍化時間短。
【專利說明】
鋁合金表面復合鈍化劑及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于金屬表面處理化學品技術領域，具體涉及一種鋁合金表面復合鈍化劑 及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 金屬材料長期以來一直廣泛應用于社會生產和生活的各個方面。為了改善性能， 提高表面質量和延長使用壽命，金屬制品一般都要進行適當的表面處理。鈍化處理作為一 種重要的表面防蝕處理手段，普遍運用在許多金屬，尤其是鋁、鋅、鎘、錫、鎂等金屬及其合 金材料上。傳統的鈍化處理大多以絡酸和絡酸鹽等六價絡化合物為處理劑，稱為絡酸鹽鈍 化，經處理后在金屬表面上形成的鉻酸鹽轉化膜對基體金屬具有良好的防蝕保護作用。然 而，鉻酸鹽屬極毒且會致癌的物質川，在鉻酸鹽鈍化工藝過程中產生的氣霧對工人健康有 害，排出的廢水嚴重污染環境。因此，世界各國近年來已開始在環保法規中對鉻酸鹽的使用 和廢水排放作出日益嚴格的限制，在金屬表面處理領域中鉻酸鹽最終將被禁止使用已成為 必然趨勢5jl。為此，采用新的對環境友好的無鉻鈍化技術來取代鉻酸鹽鈍化法己迫在眉 睫。目前國內外在這方面的研究己取得很大進展，其中所開發的稀土鈍化技術因具有無毒 無污染，防蝕效果好的特點而倍受關注。
[0003] 于興文等人還研究了鋁基復合材料A16061/SiC、表面四價鈰轉化膜的成膜工藝， 利用濕熱實驗，NaCI溶液浸漬和電化學力法評價了轉化膜的耐腐蝕性能，并與其他類型轉 化膜作了比較。結果表明，在鋁基復合材料A16061/SiC3上形成的金黃色稀土轉化膜，耐蝕 性優于該材料表面的化學氧化膜和陽極氧化膜1251。且點蝕發生在SiC顆粒的富集區。文建 國和周家茵等人也發現當Ce3+超過臨界緩蝕濃度時，開路電位下形成的鈰轉化膜比自然氧 化鋁膜具有更強的抗點蝕性。發現用浸泡法(開路電位下），陰極極化法和電沉積法均可在 鋁合金表面形成黃色的鈰轉化膜。但實驗證實浸泡法形成的轉化膜抗點蝕性最好。由于稀 土金屬離子屬于陰極沉淀型緩蝕劑，浸泡時間越長越有利于氫氧化鈰的生成。金屬的稀土 鈍化處理方法通常比較簡單，一般只要將金屬置于含稀土離子的溶液中，浸泡一段時間（化 學浸泡法)或將金屬作為陰極通電極化（陰極極化法），即可使金屬實現鈍化，即在其表面形 成稀土鈍化膜。采用稀土鈍化技術對金屬進行表面處理，'習在金屬上獲得具有良好防蝕效 果的稀土轉化膜，顯著提高金屬材料的抗腐蝕能力。但是單純的稀土鈍化仍然存在一些問 題，比如部分處理工藝所耗時間過長以及有些稀土轉化膜的耐蝕性和穩定性尚不夠理想 等，需要開發出新的復合鈍化劑來替代目前的單一鈍化劑。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提供一種鋁合金表面復合鈍化劑及其制備方法，鈍化劑中采用無 機鈍化與稀土鈍化復合，不含有會導致水體富營養化的磷酸鹽，致癌物六價鉻以及有毒的 金屬離子，安全無毒，對環境無污染，且能迅速在錯合金表面形成鈍化膜，膜層均勾致密，能 提高鋁合金的耐腐蝕性，鈍化效率高，鈍化時間短。
[0005] 為了實現上述目的，本發明采用的技術手段為： 一種鋁合金表面復合鈍化劑，組分及各組分質量份數如下:硝酸鈰5~15份，氯化稀土 1 ~5份，碳酸稀土卜3份，氯化鈰2~8份，丙烯酸樹脂8~16份，硅酸鈉2~8份，氯化鈉4~8份，苯 并三氮唑0.5~2.5份，單寧酸1~4份，沒食子酸3~7份，二酚基丙烷0.7~1.9份，鉬酸鉀5~15 份，氧化劑1~5份，交聯劑0.2~0.8份，水30~60份。
[0006] 所述氧化劑為高錳酸鉀或者過硫酸銨。
[0007] 所述交聯劑為二乙烯苯或者順丁烯二酸酐。
[0008] 所述鋁合金表面復合鈍化劑，組分及各組分質量份數如下：硝酸鈰8~12份，氯化稀 土2~4份，碳酸稀土 1.5~2.5份，氯化鋪4~6份，丙稀酸樹脂10~14份，娃酸鈉4~6份，氯化鈉5~ 7份，苯并三氮唑0.9~1.6份，單寧酸2~3份，沒食子酸4~6份，二酚基丙烷1.1~1.5份，鉬酸鉀 8~12份，氧化劑2~4份，交聯劑0.4~0.6份，水40~50份。
[0009] 所述鋁合金表面復合鈍化劑，組分及各組分質量份數如下:硝酸鈰10份，氯化稀土 3份，碳酸稀土2份，氯化鈰5份，丙烯酸樹脂12份，硅酸鈉5份，氯化鈉6份，苯并三氮唑1.3份， 單寧酸2.5份，沒食子酸5份，二酚基丙烷1.3份，鉬酸鉀10份，氧化劑3份，交聯劑0.5份，水 45份。
[0010] 所述鋁合金表面復合鈍化劑的制備方法，包括如下步驟： 1) 將硝酸鈰、氯化稀土、碳酸稀土和氯化鈰溶于水中，攪拌溶解得溶液A; 2) 將丙烯酸樹脂、硅酸鈉、氯化鈉、苯并三氮唑、單寧酸、沒食子酸、二酚基丙烷混合，加 熱至60~70°C，攪拌50~80min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，加入余下組分，攪拌均勻即可，得到鋁合金表面復合鈍化 劑。
[0011] 步驟2)中加熱至65°C，攪拌60min。
[0012]有益效果:本發明提供的鋁合金表面復合鈍化劑，采用無機鈍化與稀土鈍化復合， 不含有會導致水體富營養化的磷酸鹽，致癌物六價鉻以及有毒的金屬離子，安全無毒，對環 境無污染，且能迅速在鋁合金表面形成鈍化膜，膜層均勻致密，能提高鋁合金的耐腐蝕性， 鈍化效率高，鈍化時間短。
【具體實施方式】 [0013] 實施例1 一種鋁合金表面復合鈍化劑，組分及各組分質量份數如下:硝酸鈰5份，氯化稀土 1份， 碳酸稀土3份，氯化鈰2份，丙烯酸樹脂16份，硅酸鈉2份，氯化鈉8份，苯并三氮唑0.5份，單 寧酸1份，沒食子酸7份，二酚基丙烷0.7份，鉬酸鉀5份，氧化劑過硫酸銨5份，交聯劑二乙 烯苯0.8份，水30份。
[0014]制備方法，包括如下步驟： 1) 將硝酸鈰、氯化稀土、碳酸稀土和氯化鈰溶于水中，攪拌溶解得溶液A; 2) 將丙烯酸樹脂、硅酸鈉、氯化鈉、苯并三氮唑、單寧酸、沒食子酸、二酚基丙烷混合，加 熱至65°C，攪拌60min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，加入余下組分，攪拌均勻即可，得到鋁合金表面復合鈍化 劑。
[0015] 實施例2 一種鋁合金表面復合鈍化劑，組分及各組分質量份數如下：硝酸鈰15份，氯化稀土 5 份，碳酸稀土 1份，氯化鈰8份，丙烯酸樹脂8份，硅酸鈉8份，氯化鈉4份，苯并三氮唑2.5份， 單寧酸4份，沒食子酸3份，二酚基丙烷1.9份，鉬酸鉀15份，氧化劑高錳酸鉀1份，交聯劑 順丁烯二酸酐0.2份，水60份。
[0016] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將硝酸鈰、氯化稀土、碳酸稀土和氯化鈰溶于水中，攪拌溶解得溶液A; 2) 將丙烯酸樹脂、硅酸鈉、氯化鈉、苯并三氮唑、單寧酸、沒食子酸、二酚基丙烷混合，加 熱至65°C，攪拌60min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，加入余下組分，攪拌均勻即可，得到鋁合金表面復合鈍化 劑。
[0017] 實施例3 一種鋁合金表面復合鈍化劑，組分及各組分質量份數如下：硝酸鈰8份，氯化稀土 4份， 碳酸稀土 1.5份，氯化鈰4份，丙烯酸樹脂14份，硅酸鈉4份，氯化鈉7份，苯并三氮唑0.9份， 單寧酸2份，沒食子酸4份，二酚基丙烷1.1份，鉬酸鉀12份，氧化劑過硫酸銨2份，交聯劑 二乙烯苯0.4份，水50份。
[0018]制備方法，包括如下步驟： 1) 將硝酸鈰、氯化稀土、碳酸稀土和氯化鈰溶于水中，攪拌溶解得溶液A; 2) 將丙烯酸樹脂、硅酸鈉、氯化鈉、苯并三氮唑、單寧酸、沒食子酸、二酚基丙烷混合，加 熱至65°C，攪拌60min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，加入余下組分，攪拌均勻即可，得到鋁合金表面復合鈍化 劑。
[0019] 實施例4 一種鋁合金表面復合鈍化劑，組分及各組分質量份數如下:硝酸鈰12份，氯化稀土2份， 碳酸稀土2.5份，氯化鈰6份，丙烯酸樹脂10份，硅酸鈉6份，氯化鈉5份，苯并三氮唑1.6份， 單寧酸3份，沒食子酸6份，二酚基丙烷1.5份，鉬酸鉀8份，氧化劑過硫酸銨4份，交聯劑順 丁烯二酸酐0.6份，水40份。
[0020] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將硝酸鈰、氯化稀土、碳酸稀土和氯化鈰溶于水中，攪拌溶解得溶液A; 2) 將丙烯酸樹脂、硅酸鈉、氯化鈉、苯并三氮唑、單寧酸、沒食子酸、二酚基丙烷混合，加 熱至65°C，攪拌60min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，加入余下組分，攪拌均勻即可，得到鋁合金表面復合鈍化 劑。
[0021] 實施例5 一種鋁合金表面復合鈍化劑，組分及各組分質量份數如下:硝酸鈰10份，氯化稀土3份， 碳酸稀土2份，氯化鈰5份，丙烯酸樹脂12份，硅酸鈉5份，氯化鈉6份，苯并三氮唑1.3份，單寧 酸2.5份，沒食子酸5份，二酚基丙烷1.3份，鉬酸鉀10份，氧化劑高錳酸鉀3份，交聯劑二乙 烯苯0.5份，水45份。
[0022]制備方法，包括如下步驟： 1) 將硝酸鈰、氯化稀土、碳酸稀土和氯化鈰溶于水中，攪拌溶解得溶液A; 2) 將丙烯酸樹脂、硅酸鈉、氯化鈉、苯并三氮唑、單寧酸、沒食子酸、二酚基丙烷混合，加 熱至65°C，攪拌60min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 3)將溶液B加入到溶液A中，加入余下組分，攪拌均勻即可，得到鋁合金表面復合鈍化 劑。
[0023] 對比例1 本實施例同實施例5的區別僅在于:不包含氯化稀土和碳酸稀土，其他組分及其含量， 制備方法同實施例5。
[0024] 對比例2 本實施例同實施例5的區別僅在于:不包含硝酸鈰和鉬酸鉀，其他組分及其含量，制備 方法同實施例5。
[0025] 將鋁合金用DK7732型電火花數控線切割機床加工成規格為13mmX13mmX5mm 的小片，打磨，直到表面露出金屬光澤、平整且無劃痕即可，作為測試樣品，將鋁合金浸泡在 實施例1~5及對比例1和2的鋁合金表面復合鈍化劑中進行鈍化，至鋁合金表面形成鈍化膜， 記錄成膜時間，結果見表1。
[0026] 參照機械行業標準JB/T 6073-1992,采用全浸腐蝕試驗測定鋁合金表面復合鈍 化劑在鋁合金表面形成涂層的耐蝕性能:取樣品浸入5% NaCl溶液中浸泡，試樣用塑料繩 懸掛，上端距液面大于2cm，溶液pH值為6.5,每隔六天更換一次鹽水，敞口放置，溫度 25±2°C，記錄每個樣品出現第一個紅銹的時間，耐蝕時間作為耐蝕性評價結果。
[0027]中性鹽霧試驗： 試驗箱內的溫度保持在35°C，壓縮空氣要預熱到45°C之間并調節到足夠的壓力。氯化 納溶液的質量濃度為5%± 1%，冷凝后溶液的pH值在6.5-7.2之間。在鹽霧試驗過程中，降霧 量應控制在如下范圍：每80cm2水平面內，每小時收集的降霧量平均為1.0~2.0ml之間，將試 樣放置在試驗箱中進行連續噴霧72小時，測定平面部腐蝕程度。
[0028]涂膜附著力實驗： 在試驗片的涂膜上間隔1mm刻畫橫豎垂直的線，根據斷開處裂痕擴展的大小判定涂膜 的脆性及對本材質的附著性能是否良好。
【主權項】
1. 一種鋁合金表面復合鈍化劑，其特征在于，組分及各組分質量份數如下：硝酸鈰5~15 份，氯化稀土 1~5份，碳酸稀土 1~3份，氯化鈰2~8份，丙烯酸樹脂8~16份，硅酸鈉2~8份，氯 化鈉4~8份，苯并三氮唑0.5~2.5份，單寧酸1~4份，沒食子酸3~7份，二酚基丙烷0.7~1.9 份，鉬酸鉀5~15份，氧化劑1~5份，交聯劑0.2~0.8份，水30~60份。2. 根據權利要求1所述鋁合金表面復合鈍化劑，其特征在于:所述氧化劑為高錳酸鉀或 者過硫酸銨。3. 根據權利要求1所述鋁合金表面復合鈍化劑，其特征在于:所述交聯劑為二乙烯苯或 者順丁烯二酸酐。4. 根據權利要求1所述鋁合金表面復合鈍化劑，其特征在于，組分及各組分質量份數如 下：硝酸鈰8~12份，氯化稀土2~4份，碳酸稀土 1.5~2.5份，氯化鈰4~6份，丙烯酸樹脂10~14 份，硅酸鈉4~6份，氯化鈉5~7份，苯并三氮唑0.9~1.6份，單寧酸2~3份，沒食子酸4~6份，二 酚基丙烷1.1~1.5份，鉬酸鉀8~12份，氧化劑2~4份，交聯劑0.4~0.6份，水40~50份。5. 根據權利要求1所述鋁合金表面復合鈍化劑，其特征在于，組分及各組分質量份數如 下:硝酸鈰10份，氯化稀土 3份，碳酸稀土 2份，氯化鈰5份，丙烯酸樹脂12份，硅酸鈉5份，氯化 鈉6份，苯并三氮唑1.3份，單寧酸2.5份，沒食子酸5份，二酚基丙烷1.3份，鉬酸鉀10份，氧 化劑3份，交聯劑0.5份，水45份。6. 權利要求1所述鋁合金表面復合鈍化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 將硝酸鈰、氯化稀土、碳酸稀土和氯化鈰溶于水中，攪拌溶解得溶液A; 2) 將丙烯酸樹脂、硅酸鈉、氯化鈉、苯并三氮唑、單寧酸、沒食子酸、二酚基丙烷混合，加 熱至60~70°C，攪拌50~80min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，加入余下組分，攪拌均勻即可，得到鋁合金表面復合鈍化 劑。7. 根據權利要求6所述的鋁合金表面復合鈍化劑的制備方法，其特征在于:步驟2)中加 熱至65°C，攪拌60min。
【文檔編號】C23C22/40GK105951080SQ201610478034
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月27日
【發明人】灝や負, 尤為
【申請人】無錫伊佩克科技有限公司