本發(fā)明屬于金屬表面處理領(lǐng)域，具體涉及一種鋁合金無鉻鈍化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。由于鋁的電極電位較低，當(dāng)在潮濕環(huán)境中與高電位金屬接觸時，極易產(chǎn)生接觸腐蝕。另外鋁合金在制造過程中，由于追求高的力學(xué)性能和其他方面的綜合性能而添加各種合金元素，這些元素的存在使得鋁合金內(nèi)部化學(xué)成份和組織不均勻，再加上熱處理和加工過程中殘余應(yīng)力的存在，使得鋁合金在使用環(huán)境中極易造成微電池腐蝕。而且鋁合金在使用環(huán)境中，不可避免地存在著潮濕空氣，這些潮濕空氣凝結(jié)在鋁合金材料表面形成水膜，更為嚴(yán)重的是潮濕空氣中存在一定含量的cl-、so2、h2s、co2等物質(zhì)，在這種情況下，鋁合金表面更容易發(fā)生點(diǎn)蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕等形式的破壞。
在鋁合金加工完成后，需要進(jìn)行表面處理，以提升鋁合金的防腐蝕性。在眾多的表面處理措施中，六價鉻酸鹽處理技術(shù)已經(jīng)很成熟，成本低、操作方便、耐蝕性能高而被廣泛使用。然而，歐洲和北美從2007年開始已全面禁止金屬表面鉻酸鹽處理的各類產(chǎn)品，如鋁型材、汽車零部件和電子產(chǎn)品等。因此隨著人們環(huán)保意識和對六價鉻離子毒害性的認(rèn)識的提高，針對鋁合金的鉻酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化處理的替代技術(shù)研究開發(fā)受到廣泛的關(guān)注。
目前，雖然現(xiàn)有的一些鋁合金無鉻鈍化處理劑產(chǎn)品也達(dá)到了環(huán)保要求，但是這些產(chǎn)品在與后續(xù)涂層的涂裝配套性能上還不能達(dá)到傳統(tǒng)鈍化的性能，尤其表現(xiàn)在整體耐蝕性上，不能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。例如，公開號為cn104561972a的中國發(fā)明專利，公開了一種鑄鋁合金工件涂裝前無鉻鈍化處理劑，由如下重量百分比的原料制成：過硫酸鉀5~10%，山梨糖醇1~5%，偏釩酸銨0.5~1.5%，二異丁基萘磺酸鈉0.1~0.5%，碳酸鋯鉀0.1~0.5%，二茂鐵甲酸0.05~0.08%，聚氧乙烯月桂醇醚0.05~0.08%，吡咯烷酮羥酸鈉0.01~0.05%，余量為水。但是，該處理劑中含有過硫酸鉀且含量較高，過硫酸鉀能逐漸分解失去有效氧，從而導(dǎo)致有效濃度逐漸降低，大大影響處理劑的工作壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種可以替代傳統(tǒng)六價鉻酸鹽處理技術(shù)的適用于鋁合金的環(huán)保型無鉻鈍化處理劑及其制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種鋁合金無鉻鈍化劑，由如下重量百分比的原料制成：1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷5~20%、碳酸鋯鉀3~7%、山梨糖醇2~8%、偏釩酸銨1~3%、二茂鐵甲酸0.2~1%、硝酸鈰0.02~0.08%、余量為水。
優(yōu)選地，一種鋁合金無鉻鈍化劑，由如下重量百分比的原料制成：1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷13%、碳酸鋯鉀5%、山梨糖醇5%、偏釩酸銨2%、二茂鐵甲酸0.7%、硝酸鈰0.05%、余量為水。
本發(fā)明鋁合金無鉻鈍化劑的制備方法，包括以下步驟：將1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷、碳酸鋯鉀依次加入在反應(yīng)釜中，加入水混合攪拌均勻，然后再依次加入山梨糖醇、偏釩酸銨，攪拌均勻后溶液靜置1小時；最后依次加入二茂鐵甲酸、硝酸鈰攪拌均勻后靜置2小時，即得鋁合金無鉻鈍化劑。
本發(fā)明鋁合金無鉻鈍化劑的用法：鋁合金工件經(jīng)過脫脂洗凈后，用質(zhì)量濃度為2%~20%的本發(fā)明處理劑在30~60℃的條件下處理5~15分鐘，處理方式可為噴淋法或浸泡法，最后水洗烘干后即可。
本發(fā)明的無鉻鈍化劑在鋁合金表面可以生成一層均勻致密的鈍化膜，提高了鋁合金的耐蝕性，同時作為鋁合金與后續(xù)涂層的中間過渡層，大大增強(qiáng)涂層的附著力。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在：1、不含六價鉻等有毒有害成分，對環(huán)境友好；2、本發(fā)明在鋁合金表面形成的鈍化膜，其耐蝕性和漆膜附著力達(dá)到鉻酸鹽鈍化技術(shù)水平，可以完全替代鉻酸鹽鈍化技術(shù)；3、本發(fā)明處理工藝簡單，處理時間短，施工方便，適用于規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例1：
一種鋁合金無鉻鈍化劑，由如下重量百分比的原料制成：1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷5%、碳酸鋯鉀7%、山梨糖醇2%、偏釩酸銨3%、二茂鐵甲酸0.2%、硝酸鈰0.08%、余量為水。
上述的鋁合金無鉻鈍化劑的制備方法，包括以下步驟：將1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷、碳酸鋯鉀依次加入在反應(yīng)釜中，加入水混合攪拌均勻，然后再依次加入山梨糖醇、偏釩酸銨，攪拌均勻后溶液靜置1小時；最后依次加入二茂鐵甲酸、硝酸鈰攪拌均勻后靜置2小時，即得鋁合金無鉻鈍化劑。
實(shí)施例2：
一種鋁合金無鉻鈍化劑，由如下重量百分比的原料制成：1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷20%、碳酸鋯鉀3%、山梨糖醇8%、偏釩酸銨1%、二茂鐵甲酸1%、硝酸鈰0.02%、余量為水。
上述的鋁合金無鉻鈍化劑的制備方法，包括以下步驟：將1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷、碳酸鋯鉀依次加入在反應(yīng)釜中，加入水混合攪拌均勻，然后再依次加入山梨糖醇、偏釩酸銨，攪拌均勻后溶液靜置1小時；最后依次加入二茂鐵甲酸、硝酸鈰攪拌均勻后靜置2小時，即得鋁合金無鉻鈍化劑。
實(shí)施例3：
一種鋁合金無鉻鈍化劑，由如下重量百分比的原料制成：1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷13%、碳酸鋯鉀5%、山梨糖醇5%、偏釩酸銨2%、二茂鐵甲酸0.7%、硝酸鈰0.05%、余量為水。
上述的鋁合金無鉻鈍化劑的制備方法，包括以下步驟：將1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷、碳酸鋯鉀依次加入在反應(yīng)釜中，加入水混合攪拌均勻，然后再依次加入山梨糖醇、偏釩酸銨，攪拌均勻后溶液靜置1小時；最后依次加入二茂鐵甲酸、硝酸鈰攪拌均勻后靜置2小時，即得鋁合金無鉻鈍化劑。
對比實(shí)施例1：
一種鋁合金無鉻鈍化劑，由如下重量百分比的原料制成：1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷13%、碳酸鋯鉀5%、山梨糖醇5%、偏釩酸銨2%、二茂鐵甲酸0.7%、余量為水。
上述的鋁合金無鉻鈍化劑的制備方法，包括以下步驟：將1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷、碳酸鋯鉀依次加入在反應(yīng)釜中，加入水混合攪拌均勻，然后再依次加入山梨糖醇、偏釩酸銨，攪拌均勻后溶液靜置1小時；最后加入二茂鐵甲酸攪拌均勻后靜置2小時，即得鋁合金無鉻鈍化劑。
對比實(shí)施例2：
一種鋁合金無鉻鈍化劑，由如下重量百分比的原料制成：1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷13%、碳酸鋯鉀5%、山梨糖醇5%、偏釩酸銨2%、硝酸鈰0.05%、余量為水。
上述的鋁合金無鉻鈍化劑的制備方法，包括以下步驟：將1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷、碳酸鋯鉀依次加入在反應(yīng)釜中，加入水混合攪拌均勻，然后再依次加入山梨糖醇、偏釩酸銨，攪拌均勻后溶液靜置1小時；最后加入硝酸鈰攪拌均勻后靜置2小時，即得鋁合金無鉻鈍化劑。
對比試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：
用本發(fā)明實(shí)施例1~3、對比實(shí)施例1~2的鋁合金鈍化劑和傳統(tǒng)鉻酸鹽鈍化劑分別對鋁合金進(jìn)行鈍化處理，參考相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)對對比實(shí)施例1~2鈍化劑、本發(fā)明實(shí)施例1~3的鈍化劑和傳統(tǒng)鉻酸鹽鈍化劑處理后的鋁合金表面進(jìn)行腐蝕性能、漆膜附著力性能的對比測試，結(jié)果如下表1、表2：
表1對比實(shí)施例1~2鈍化劑的常規(guī)性能試驗(yàn)結(jié)果
表2本發(fā)明實(shí)施例1~3鈍化劑的常規(guī)性能對比試驗(yàn)結(jié)果
通過表中各項(xiàng)試驗(yàn)檢測結(jié)果，可以得出結(jié)論：經(jīng)過本發(fā)明無鉻鈍化劑處理的鋁合金，與經(jīng)過傳統(tǒng)鉻酸鹽鈍化劑處理的鋁合金相比，具有更優(yōu)異的耐蝕性能和涂層結(jié)合力性能。其中，經(jīng)本發(fā)明實(shí)施例3鈍化劑處理的鋁合金的耐蝕性最優(yōu)，大大超過本發(fā)明人的預(yù)期。并且，通過實(shí)施例3、對比實(shí)施例1~2的鈍化劑對鋁合金處理后的耐蝕性對比試驗(yàn)，可以得出結(jié)論，本發(fā)明無鉻鈍化劑配方所采用的二茂鐵甲酸和硝酸鈰兩種物質(zhì)，對于鈍化劑整體的耐蝕性的提高具有協(xié)同增效的作用。
以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。即凡依本發(fā)明申請專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，只要不偏離或超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。