一种铝合金稀土盐钝化工艺.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410471803.5

申请日:

2014.09.16

公开号:

CN104195540A

公开日:

2014.12.10

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):C23C 22/68申请公布日:20141210|||实质审查的生效IPC(主分类):C23C 22/68申请日:20140916|||公开

IPC分类号:

C23C22/68

主分类号:

C23C22/68

申请人:

朱忠良

发明人:

朱忠良

地址:

214000 江苏省无锡市锡山区鹅湖镇人民路居委红和新村100号

优先权:

专利代理机构:

北京品源专利代理有限公司 11332

代理人:

潘登

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内容摘要

本发明公开了一种铝合金的稀土盐钝化液以及使用其的稀土盐钝化工艺。本发明的铝合金稀土盐钝化工艺为无铬钝化工艺,安全、环保;其可在铝合金表面上生成完整、连续的黄色钝化膜,168h中性盐雾试验结果表明,该钝化膜的耐蚀等级为8级。

权利要求书

1.  一种铝合金的稀土盐钝化液,其特征在于,包括稀土盐、氧化剂和促进剂。 

2.
  如权利要求1所述的稀土盐钝化液,其特征在于,所述稀土盐为Ce(NO3)3·4H2O; 
优选地,所述Ce(NO3)3·4H2O的含量为8-12g/L、优选为10g/L。 

3.
  如权利要求1或2任一项所述的稀土盐钝化液,其特征在于,所述氧化剂为KMnO4; 
优选地,所述KMnO4的含量为1-4g/L、优选为2-3g/L,更优选为2g/L。 

4.
  如权利要求1-3任一项所述的稀土盐钝化液,其特征在于,所述促进剂为Sr(NO3)2·4H2O; 
优选地,所述Sr(NO3)2·4H2O的含量为0.2-0.8g/L、优选为0.4-0.7g/L、更优选为0.6g/L。 

5.
  如权利要求1-4任一项所述的稀土盐钝化液,其特征在于,包括10g/L的Ce(NO3)3·4H2O、2g/L的KMnO4和0.6g/L的Sr(NO3)2·4H2O。 

6.
  一种铝合金的稀土盐钝化工艺,其特征在于,使用权利要求1-5任一项所述的稀土盐钝化液进行钝化。 

7.
  如权利要求6所述的稀土盐钝化工艺,其特征在于,在20-35℃下、优选25-30℃下、更优选25℃下进行钝化。 

8.
  如权利要求6或7所述的稀土盐钝化工艺,其特征在于,所述钝化时间为12-18min、优选为14-16min、更优选为15min。 

9.
  如权利要求6-8任一项所述的稀土盐钝化工艺,其特征在于,使用包含10g/L的Ce(NO3)3·4H2O、2g/L的KMnO4和0.6g/L的Sr(NO3)2·4H2O的稀土盐 钝化液,在25℃下钝化15min。 

说明书

一种铝合金稀土盐钝化工艺
技术领域
本发明涉及铝合金表面的化学转化技术领域,尤其涉及一种铝合金的稀土盐钝化工艺。 
背景技术
铝合金表面的化学转化膜工艺大体可以分为两种:一种是铬酸盐钝化处理法,一种是非铬酸盐钝化处理法。虽然铬酸盐钝化处理具有许多优越之处,但是由于Cr(VI)毒性高,易致癌,对环境污染大,许多国家已经严格限制铬酸盐的使用与排放,并且随着欧盟ROHS指令的生效使得铬酸盐在金属表面处理中的使用受到极大的限制。因此,研制新型无铬钝化工艺以取代传统铬酸盐钝化十分必要。 
发明内容
针对传统铬酸盐钝化处理所存在的缺陷和不足,本发明的目的在于提出一种耐蚀性良好的铝合金稀土盐钝化工艺,其在室温条件下即可在铝合金表面形成金黄色的钝化膜,该钝化膜在168h中性盐雾试验耐蚀等级为8级。 
为达此目的,本发明采用以下技术方案: 
第一方面,本发明提供了一种铝合金的稀土盐钝化液,包括稀土盐、氧化剂和促进剂。 
作为优选,所述稀土盐为Ce(NO3)3·4H2O; 
进一步优选地,所述Ce(NO3)3·4H2O的含量为8-12g/L、优选为10g/L; 
作为优选,所述氧化剂为KMnO4; 
进一步优选地,所述KMnO4的含量为1-4g/L、优选为2-3g/L,更优选为 2g/L。 
作为优选,所述促进剂为Sr(NO3)2·4H2O; 
进一步优选地,所述Sr(NO3)2·4H2O的含量为0.2-0.8g/L、优选为0.4-0.7g/L、更优选为0.6g/L。 
最优选地,所述稀土盐钝化液包括10g/L的Ce(NO3)3·4H2O、2g/L的KMnO4和0.6g/L的Sr(NO3)2·4H2O。 
第二方面,本发明提供了一种铝合金的稀土盐钝化工艺,该工艺使用权利要求1-5任一项所述的稀土盐钝化液进行钝化。 
作为优选,在20-35℃下、优选25-30℃下、更优选25℃下进行钝化。 
作为优选,所述钝化时间为12-18min、优选为14-16min、更优选为15min。 
更优选地,所述稀土盐钝化工艺为:使用包含10g/L的Ce(NO3)3·4H2O、2g/L的KMnO4和0.6g/L的Sr(NO3)2·4H2O的稀土盐钝化液,在25℃下钝化15min。 
本发明的铝合金稀土盐钝化工艺可在铝合金表面上生成完整、连续的黄色钝化膜,168h中性盐雾试验结果表明,该钝化膜的耐蚀等级为8级。 
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。 
一、实验材料 
以下实施例采用LF1铝合金作为实验材料,其尺寸为60mm×25mm×1mm,实验材料具体成分如下:0.40%Si、0.40%Fe、0.10%Cu、0.40%~1.00%Mn、4.00%~4.90%Mg、0.25%Zn、0.15%Ti、0.05%~0.25%Cr,其余为铝。 
二、工艺流程 
试样准备→打磨→碱性除油→热水洗→冷水洗→碱蚀→水洗→出光→水洗→化学钝化处理→水洗 
实施例1 稀土盐钝化液的基础配方筛选和成膜温度的确定 
对主盐CeCl3·7H2O、Ce(NO3)3·4H2O、Ce(SO4)2·4H2O和五种氧化剂H2O2、KMnO4、NH4S2O8·3H2O、Na2MoO4·2H2O、KMnO4+NH4S2O8按一定的比例配成溶液进行钝化试验,通过初步考察成膜外观、色泽、均匀性、面密度及溶液稳定性等来选择主盐与氧化剂,并建立基础配方。 
实验发现,性能最好的主盐和氧化剂分别是Ce(NO3)3·4H2O和KMnO4。 
为了进一步优化基于Ce(NO3)3·4H2O、KMnO4的钝化处理液含量组成与成膜温度,采用L9(34)正交表安排四因素、三水平共9组试验进行稀土盐转化膜优化土艺的筛选,以钝化膜的耐蚀性能与面密度(即单位面积上的膜质量)两因素作为主要判断指标,通过极差计算,分析这四个因素对膜层性能的影响,优化稀土转化膜的处理土艺。L9(34)正交试验因素水平设计如表1所示。 
表1、L9(34)正交试验因素水平设计 

按照表1进行正交试验,正交试验结果显示:温度对膜厚的影响最大,其 次是KMnO4,而Ce(NO3)3·4H2O对膜厚的影响相对较小,Sr(NO3)2·4H2O作为成膜促进剂则对膜厚几乎无影响。 
几种因素对于耐点滴(试验)时间的影响:Ce(NO3)3·4H2O作为成膜主盐在槽液中占主体地位,对膜层的耐蚀性能影响最大;KMnO4作为氧化剂对膜层耐蚀性影响也比较大;而Sr(NO3)2·4H2O作为成膜促进剂在加快成膜速度的同时一也可提高膜层的耐蚀性;温度对膜层耐蚀性的影响则相对较小。 
综合考虑最佳组合为:10g/L Ce(NO3)3·4H2O、2g/L KMnO4、0.6g/LSr(NO3)2·4H2O,成膜温度为室温。 
实施例2本发明稀土盐钝化工艺的成膜时间优化 
采用以上最佳配方及成膜温度,研究不同成膜时间对钝化膜的形貌、厚度、耐腐蚀性能的影响,从而优化工艺时间;不同钝化时间对转化膜的影响见表2。 
表2、氧化时间对转化膜的影响 

t氧化/min m(膜)/mg ρA/(g·m-2)t耐点滴/min 膜层外观 5 0.5 0.17 1.92 浅黄色、膜层很薄 10 0.8 0.27 2.75 浅金黄色、膜层均匀致密 15 1.0 0.33 3.33 金黄色、膜层较均匀 20 1.2 0.40 3.50 深黄色、膜层连续性变差 25 1.3 0.43 3.13 黄褐色、膜层不均匀、呈块状分布 30 1.3 0.43 2.83 黄褐色、膜层很不均匀

综合考虑膜层性能和外观质量,成膜时间取15min为佳。 
实施例3本发明稀土盐钝化工艺的成膜性能 
采用以上最佳配方、成膜温度及成膜时间对LF1铝合金进行钝化处理,经钝化处理的稀土盐转化膜按HB5830进行中性盐雾试验,观察腐蚀试验时间后膜层的表面状态。 
结果表明:盐雾试验96h后,钝化膜表面黄色基本消失,但表面无白色腐蚀点,120h、140h继续观察,钝化膜表面仍然未出现明显的白色腐蚀点,钝化膜经168h盐雾试验后,膜层开始出现白色的腐蚀产物,按HB5830中性盐雾试验的标准判断,该钝化膜的耐蚀等级为8级,而未经处理的铝合金试片48h就出现了大量白锈。 
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明,但本发明并不局限于上述,即不意味着本发明必须依赖上述才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围 。

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资源描述

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1、10申请公布号CN104195540A43申请公布日20141210CN104195540A21申请号201410471803522申请日20140916C23C22/6820060171申请人朱忠良地址214000江苏省无锡市锡山区鹅湖镇人民路居委红和新村100号72发明人朱忠良74专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332代理人潘登54发明名称一种铝合金稀土盐钝化工艺57摘要本发明公开了一种铝合金的稀土盐钝化液以及使用其的稀土盐钝化工艺。本发明的铝合金稀土盐钝化工艺为无铬钝化工艺,安全、环保;其可在铝合金表面上生成完整、连续的黄色钝化膜,168H中性盐雾试验结果表明,该钝化膜的耐蚀等级。

2、为8级。51INTCL权利要求书1页说明书3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页10申请公布号CN104195540ACN104195540A1/1页21一种铝合金的稀土盐钝化液,其特征在于,包括稀土盐、氧化剂和促进剂。2如权利要求1所述的稀土盐钝化液,其特征在于,所述稀土盐为CENO334H2O;优选地,所述CENO334H2O的含量为812G/L、优选为10G/L。3如权利要求1或2任一项所述的稀土盐钝化液,其特征在于,所述氧化剂为KMNO4;优选地,所述KMNO4的含量为14G/L、优选为23G/L,更优选为2G/L。4如权利要求13任一项所述的稀土。

3、盐钝化液,其特征在于,所述促进剂为SRNO324H2O;优选地,所述SRNO324H2O的含量为0208G/L、优选为0407G/L、更优选为06G/L。5如权利要求14任一项所述的稀土盐钝化液,其特征在于,包括10G/L的CENO334H2O、2G/L的KMNO4和06G/L的SRNO324H2O。6一种铝合金的稀土盐钝化工艺,其特征在于,使用权利要求15任一项所述的稀土盐钝化液进行钝化。7如权利要求6所述的稀土盐钝化工艺,其特征在于,在2035下、优选2530下、更优选25下进行钝化。8如权利要求6或7所述的稀土盐钝化工艺,其特征在于,所述钝化时间为1218MIN、优选为1416MIN、更。

4、优选为15MIN。9如权利要求68任一项所述的稀土盐钝化工艺,其特征在于,使用包含10G/L的CENO334H2O、2G/L的KMNO4和06G/L的SRNO324H2O的稀土盐钝化液,在25下钝化15MIN。权利要求书CN104195540A1/3页3一种铝合金稀土盐钝化工艺技术领域0001本发明涉及铝合金表面的化学转化技术领域,尤其涉及一种铝合金的稀土盐钝化工艺。背景技术0002铝合金表面的化学转化膜工艺大体可以分为两种一种是铬酸盐钝化处理法,一种是非铬酸盐钝化处理法。虽然铬酸盐钝化处理具有许多优越之处,但是由于CRVI毒性高,易致癌,对环境污染大,许多国家已经严格限制铬酸盐的使用与排放,。

5、并且随着欧盟ROHS指令的生效使得铬酸盐在金属表面处理中的使用受到极大的限制。因此,研制新型无铬钝化工艺以取代传统铬酸盐钝化十分必要。发明内容0003针对传统铬酸盐钝化处理所存在的缺陷和不足,本发明的目的在于提出一种耐蚀性良好的铝合金稀土盐钝化工艺,其在室温条件下即可在铝合金表面形成金黄色的钝化膜,该钝化膜在168H中性盐雾试验耐蚀等级为8级。0004为达此目的,本发明采用以下技术方案0005第一方面,本发明提供了一种铝合金的稀土盐钝化液,包括稀土盐、氧化剂和促进剂。0006作为优选,所述稀土盐为CENO334H2O;0007进一步优选地,所述CENO334H2O的含量为812G/L、优选为1。

6、0G/L;0008作为优选,所述氧化剂为KMNO4;0009进一步优选地,所述KMNO4的含量为14G/L、优选为23G/L,更优选为2G/L。0010作为优选,所述促进剂为SRNO324H2O;0011进一步优选地,所述SRNO324H2O的含量为0208G/L、优选为0407G/L、更优选为06G/L。0012最优选地,所述稀土盐钝化液包括10G/L的CENO334H2O、2G/L的KMNO4和06G/L的SRNO324H2O。0013第二方面,本发明提供了一种铝合金的稀土盐钝化工艺,该工艺使用权利要求15任一项所述的稀土盐钝化液进行钝化。0014作为优选,在2035下、优选2530下、更。

7、优选25下进行钝化。0015作为优选,所述钝化时间为1218MIN、优选为1416MIN、更优选为15MIN。0016更优选地,所述稀土盐钝化工艺为使用包含10G/L的CENO334H2O、2G/L的KMNO4和06G/L的SRNO324H2O的稀土盐钝化液,在25下钝化15MIN。0017本发明的铝合金稀土盐钝化工艺可在铝合金表面上生成完整、连续的黄色钝化膜,168H中性盐雾试验结果表明,该钝化膜的耐蚀等级为8级。说明书CN104195540A2/3页4具体实施方式0018下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。0019一、实验材料0020以下实施例采用LF1铝合金作为实验材料,其。

8、尺寸为60MM25MM1MM,实验材料具体成分如下040SI、040FE、010CU、040100MN、400490MG、025ZN、015TI、005025CR,其余为铝。0021二、工艺流程0022试样准备打磨碱性除油热水洗冷水洗碱蚀水洗出光水洗化学钝化处理水洗0023实施例1稀土盐钝化液的基础配方筛选和成膜温度的确定0024对主盐CECL37H2O、CENO334H2O、CESO424H2O和五种氧化剂H2O2、KMNO4、NH4S2O83H2O、NA2MOO42H2O、KMNO4NH4S2O8按一定的比例配成溶液进行钝化试验,通过初步考察成膜外观、色泽、均匀性、面密度及溶液稳定性等来选。

9、择主盐与氧化剂,并建立基础配方。0025实验发现,性能最好的主盐和氧化剂分别是CENO334H2O和KMNO4。0026为了进一步优化基于CENO334H2O、KMNO4的钝化处理液含量组成与成膜温度,采用L934正交表安排四因素、三水平共9组试验进行稀土盐转化膜优化土艺的筛选,以钝化膜的耐蚀性能与面密度即单位面积上的膜质量两因素作为主要判断指标,通过极差计算,分析这四个因素对膜层性能的影响,优化稀土转化膜的处理土艺。L934正交试验因素水平设计如表1所示。0027表1、L934正交试验因素水平设计00280029按照表1进行正交试验,正交试验结果显示温度对膜厚的影响最大,其次是KMNO4,而。

10、CENO334H2O对膜厚的影响相对较小,SRNO324H2O作为成膜促进剂则对膜厚几乎无影响。0030几种因素对于耐点滴试验时间的影响CENO334H2O作为成膜主盐在槽液中说明书CN104195540A3/3页5占主体地位,对膜层的耐蚀性能影响最大;KMNO4作为氧化剂对膜层耐蚀性影响也比较大;而SRNO324H2O作为成膜促进剂在加快成膜速度的同时一也可提高膜层的耐蚀性;温度对膜层耐蚀性的影响则相对较小。0031综合考虑最佳组合为10G/LCENO334H2O、2G/LKMNO4、06G/LSRNO324H2O,成膜温度为室温。0032实施例2本发明稀土盐钝化工艺的成膜时间优化0033采。

11、用以上最佳配方及成膜温度,研究不同成膜时间对钝化膜的形貌、厚度、耐腐蚀性能的影响,从而优化工艺时间;不同钝化时间对转化膜的影响见表2。0034表2、氧化时间对转化膜的影响0035T氧化/MINM膜/MGA/GM2T耐点滴/MIN膜层外观505017192浅黄色、膜层很薄1008027275浅金黄色、膜层均匀致密1510033333金黄色、膜层较均匀2012040350深黄色、膜层连续性变差2513043313黄褐色、膜层不均匀、呈块状分布3013043283黄褐色、膜层很不均匀0036综合考虑膜层性能和外观质量,成膜时间取15MIN为佳。0037实施例3本发明稀土盐钝化工艺的成膜性能0038采。

12、用以上最佳配方、成膜温度及成膜时间对LF1铝合金进行钝化处理,经钝化处理的稀土盐转化膜按HB5830进行中性盐雾试验,观察腐蚀试验时间后膜层的表面状态。0039结果表明盐雾试验96H后,钝化膜表面黄色基本消失,但表面无白色腐蚀点,120H、140H继续观察,钝化膜表面仍然未出现明显的白色腐蚀点,钝化膜经168H盐雾试验后,膜层开始出现白色的腐蚀产物,按HB5830中性盐雾试验的标准判断,该钝化膜的耐蚀等级为8级,而未经处理的铝合金试片48H就出现了大量白锈。0040申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明,但本发明并不局限于上述,即不意味着本发明必须依赖上述才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围。说明书CN104195540A。

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