環(huán)保型鋁合金無鉻鈍化劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種環(huán)保型鋁合金無鉻鈍化劑及其制備方法，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：硅酸鈉10~20份，硝酸鋅5~15份，鎢酸鈉2~6份，硼酸1~6份，丙烯酸樹脂8~16份，水性聚氨酯2~8份，二乙醇胺4~8份，甲基三乙氧基硅烷1~5份，葡萄糖0.2~0.8份，正硅酸乙酯3~7份，氧化劑2~5份，緩蝕劑1~4份，水30~60份。鈍化劑中無鉻無氟，安全無毒，對環(huán)境無污染，且能迅速在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和表面滲層的氣密性。
【專利說明】
環(huán)保型鋁合金無鉻鈍化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于金屬表面處理化學(xué)品技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)保型鋁合金無鉻鈍化 劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋁由于具有諸如儲量大、強(qiáng)度質(zhì)量比高、機(jī)械加工性能好、導(dǎo)熱導(dǎo)電性能優(yōu)異等優(yōu) 點，在現(xiàn)代工業(yè)和日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用，更是航空工業(yè)和造船工業(yè)的重要材料。鋁 是一種兩性金屬，在酸性介質(zhì)中生成鋁鹽(如硫酸鋁），在堿性介質(zhì)中生成鋁酸鹽(如偏鋁酸 鈉）。當(dāng)鋁和其他高電位金屬接觸時，又會發(fā)生接觸腐蝕。在大氣中，鋁表面會生成一層很薄 的氧化膜，阻止鋁與周圍環(huán)境的繼續(xù)接觸，所以鋁甚至比黃銅的腐蝕速度還慢。
[0003] 這種自然氧化膜非常容易破損，尤其在酸、堿性環(huán)境中能夠溶解，極大的降低了鋁 合金的抗腐蝕能力。目前應(yīng)用的高強(qiáng)度鑄造鋁合金一般含有硅、銅、鎂等元素，這些元素的 加入增加了合金的腐蝕敏感性。而且鋁合金材料硬度低、耐磨性差，常發(fā)生磨損腐蝕，外表 光澤不能保持長久?？偨Y(jié)起來，鋁合金常見的腐蝕形式主要有：點腐蝕、晶間腐蝕、電偶腐 蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕、蛙狀腐蝕、層狀腐蝕、接觸腐蝕和剝蝕等。為了提高其抗腐蝕能力， 增強(qiáng)其表面裝飾效果，延長其使用壽命，鋁合金在使用前往往需經(jīng)過相應(yīng)的表面處理。
[0004] 由于鋁合金自身物理性質(zhì)的原因，鋁合金上電鍍、化學(xué)鍍都比較困難，這是因為鋁 對氧具有很大的親合力，極易生成氧化膜；陽極氧化是鋁合金材料最常見的表面處理方法 之一，陽極氧化膜具有良好的力學(xué)性能、很好的耐蝕性及耐摩擦性能，陽極氧化膜可以給鋁 合金提供良好的耐蝕性，但實際上由于陽極氧化工藝成本高，且膜層較厚不導(dǎo)電，對基體材 料疲勞性能有較大影響，限制了它的廣泛使用；而化學(xué)轉(zhuǎn)化膜可以同時提供合格的附著力 和合適的耐蝕性，同時化學(xué)轉(zhuǎn)化膜層具有良好的導(dǎo)電性，對基體材料疲勞性能也不會產(chǎn)生 明顯的影響，除此以外，化學(xué)氧化具備工藝簡單、無需額外電源、對形狀復(fù)雜工件成膜性較 好、可進(jìn)行局部修補(bǔ)等優(yōu)點，為此化學(xué)轉(zhuǎn)化處理是工業(yè)上航空鋁合金涂裝前表面預(yù)處理最 常用的手段。
[0005] 目前鋁合金腐蝕防護(hù)處理中應(yīng)用最簡單有效的是金屬表面鈍化處理技術(shù)，鉻酸鹽 鈍化處理可顯著提高鋁及其合金表面的抗蝕能力，同時該鈍化膜對涂層有良好的附著力， 加之成本低廉，因而在汽車、機(jī)械、家用電器、建筑材料等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但鉻酸鹽鈍 化處理液含有對人體及環(huán)境極為有害的六價鉻，不僅處理過程中會產(chǎn)生污染，而且鈍化膜 中的六價鉻還將導(dǎo)致被處理產(chǎn)品在日后使用及廢棄時對環(huán)境造成二次污染。隨著人們對環(huán) 境保護(hù)意識的增強(qiáng)，六價鉻的應(yīng)用已逐漸受到嚴(yán)格限制。因此，急需開發(fā)安全無毒無污染的 新型鋁合金鈍化劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)保型鋁合金無鉻鈍化劑及其制備方法，鈍化劑中無鉻 無氟，安全無毒，對環(huán)境無污染，且能迅速在合金表面形成鈍化膜，膜層均勻致密，能提高鋁 合金的耐腐蝕性和表面滲層的氣密性。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)手段為： 一種環(huán)保型鋁合金無鉻鈍化劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下:硅酸鈉10~20份，硝酸鋅 5~15份，鎢酸鈉2~6份，硼酸1~6份，丙烯酸樹脂8~16份，水性聚氨酯2~8份，二乙醇胺4~8 份，甲基三乙氧基硅烷1~5份，葡萄糖0.2~0.8份，正硅酸乙酯3~7份，氧化劑2~5份，緩蝕劑 1~4份，水30~60份。
[0008] 所述氧化劑為高錳酸鉀或者氯酸鉀。
[0009] 所述緩蝕劑為苯并三氮唑。
[0010] 所述環(huán)保型鋁合金無鉻鈍化劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：硅酸鈉12~18份，硝 酸鋅8~12份，鎢酸鈉3~5份，硼酸2~4份，丙烯酸樹脂10~14份，水性聚氨酯4~6份，二乙醇胺5 ~7份，甲基三乙氧基硅烷2~4份，葡萄糖0.4~0.6份，正硅酸乙酯4~6份，氧化劑3~4份，緩蝕劑 2~3份，水40~50份。
[0011] 所述環(huán)保型鋁合金無鉻鈍化劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下:硅酸鈉15份，硝酸鋅 10份，鎢酸鈉4份，硼酸3份，丙烯酸樹脂12份，水性聚氨酯5份，二乙醇胺6份，甲基三乙氧基 硅烷3份，葡萄糖0.5份，正硅酸乙酯5份，氧化劑3.5份，緩蝕劑2.5份，水45份。
[0012] 所述環(huán)保型鋁合金無鉻鈍化劑的制備方法，包括如下步驟： 1) 將硅酸鈉、硝酸鋅、鎢酸鈉和葡萄糖加入1/2質(zhì)量份的水中，攪拌溶解得溶液A; 2) 將丙烯酸樹脂、水性聚氨酯、二乙醇胺和硼酸加入剩余水中，加熱至70~80°C，攪拌30 ~50min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，攪拌均勻后加入余下組分，攪拌均勻即可，得到環(huán)保型鋁合 金無鉻鈍化劑。
[0013] 步驟2)中加熱至75°C，攪拌40min。
[0014] 有益效果:本發(fā)明提供的環(huán)保型鋁合金無鉻鈍化劑及其制備方法，鈍化劑中無鉻 無氟，安全無毒，對環(huán)境無污染，且能迅速在合金表面形成鈍化膜，膜層均勻致密，能提高鋁 合金的耐腐蝕性和表面滲層的氣密性。
【具體實施方式】
[0015] 實施例1 一種環(huán)保型鋁合金無鉻鈍化劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下:硅酸鈉10份，硝酸鋅15 份，鎢酸鈉2份，硼酸6份，丙烯酸樹脂8份，水性聚氨酯2份，二乙醇胺8份，甲基三乙氧基 硅烷1份，葡萄糖0.2份，正硅酸乙酯3份，氧化劑高錳酸鉀5份，苯并三氮唑1份，水30份。
[0016] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將硅酸鈉、硝酸鋅、鎢酸鈉和葡萄糖加入1/2質(zhì)量份的水中，攪拌溶解得溶液A; 2) 將丙烯酸樹脂、水性聚氨酯、二乙醇胺和硼酸加入剩余水中，加熱至75°C，攪拌 40min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，攪拌均勻后加入余下組分，攪拌均勻即可，得到環(huán)保型鋁合 金無鉻鈍化劑。
[0017] 實施例2 一種環(huán)保型鋁合金無鉻鈍化劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：硅酸鈉20份，硝酸鋅5 份，鎢酸鈉6份，硼酸1份，丙烯酸樹脂16份，水性聚氨酯8份，二乙醇胺4份，甲基三乙氧基硅 烷5份，葡萄糖0.8份，正硅酸乙酯7份，氧化劑高錳酸鉀2份，苯并三氮唑4份，水60份。
[0018] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將硅酸鈉、硝酸鋅、鎢酸鈉和葡萄糖加入1/2質(zhì)量份的水中，攪拌溶解得溶液A; 2) 將丙烯酸樹脂、水性聚氨酯、二乙醇胺和硼酸加入剩余水中，加熱至75°C，攪拌 40min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，攪拌均勻后加入余下組分，攪拌均勻即可，得到環(huán)保型鋁合 金無鉻鈍化劑。
[0019] 實施例3 一種環(huán)保型鋁合金無鉻鈍化劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：硅酸鈉12份，硝酸鋅8 份，鎢酸鈉3份，硼酸4份，丙烯酸樹脂14份，水性聚氨酯6份，二乙醇胺7份，甲基三乙氧基硅 烷2份，葡萄糖0.4份，正硅酸乙酯4份，氧化劑氯酸鉀4份，苯并三氮唑2份，水40份。
[0020] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將硅酸鈉、硝酸鋅、鎢酸鈉和葡萄糖加入1/2質(zhì)量份的水中，攪拌溶解得溶液A; 2) 將丙烯酸樹脂、水性聚氨酯、二乙醇胺和硼酸加入剩余水中，加熱至75°C，攪拌 40min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，攪拌均勻后加入余下組分，攪拌均勻即可，得到環(huán)保型鋁合 金無鉻鈍化劑。
[0021] 實施例4 一種環(huán)保型鋁合金無鉻鈍化劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下:硅酸鈉18份，硝酸鋅12 份，鎢酸鈉5份，硼酸2份，丙烯酸樹脂10份，水性聚氨酯4份，二乙醇胺5份，甲基三乙氧基硅 烷4份，葡萄糖0.6份，正硅酸乙酯6份，氧化劑氯酸鉀3份，苯并三氮唑3份，水50份。
[0022]制備方法，包括如下步驟： 1) 將硅酸鈉、硝酸鋅、鎢酸鈉和葡萄糖加入1/2質(zhì)量份的水中，攪拌溶解得溶液A; 2) 將丙烯酸樹脂、水性聚氨酯、二乙醇胺和硼酸加入剩余水中，加熱至75°C，攪拌 40min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，攪拌均勻后加入余下組分，攪拌均勻即可，得到環(huán)保型鋁合 金無鉻鈍化劑。
[0023] 實施例5 一種環(huán)保型鋁合金無鉻鈍化劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下:硅酸鈉15份，硝酸鋅10 份，鎢酸鈉4份，硼酸3份，丙烯酸樹脂12份，水性聚氨酯5份，二乙醇胺6份，甲基三乙氧基硅 烷3份，葡萄糖0.5份，正硅酸乙酯5份，氧化劑氯酸鉀3.5份，苯并三氮唑2.5份，水45份。 [0024]制備方法，包括如下步驟： 1) 將硅酸鈉、硝酸鋅、鎢酸鈉和葡萄糖加入1/2質(zhì)量份的水中，攪拌溶解得溶液A; 2) 將丙烯酸樹脂、水性聚氨酯、二乙醇胺和硼酸加入剩余水中，加熱至75°C，攪拌 40min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，攪拌均勻后加入余下組分，攪拌均勻即可，得到環(huán)保型鋁合 金無鉻鈍化劑。
[0025] 對比例1 本實施例同實施例5的區(qū)別僅在于:不包含丙烯酸樹脂和水性聚氨酯，其他組分及其含 量，制備方法同實施例5。
[0026] 對比例2 本實施例同實施例5的區(qū)別僅在于:不包含葡萄糖和硼酸，其他組分及其含量，制備方 法同實施例5。
[0027] 將鋁合金用DK7732型電火花數(shù)控線切割機(jī)床加工成規(guī)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，將鋁合金采用實 施例1~5及對比例1和2的環(huán)保型鋁合金無鉻鈍化劑進(jìn)行涂覆鈍化，涂覆量為5mL/g，然后80 °C干燥5min，然后進(jìn)行性能測試，結(jié)果見表1。
[0028] 參照機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 6073-1992,采用全浸腐蝕試驗測定環(huán)保型鋁合金無鉻 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(xiàn)第一個紅銹的時間，耐蝕時間作為耐蝕性評價結(jié)果。
[0029]中性鹽霧試驗： 試驗箱內(nèi)的溫度保持在35°C，壓縮空氣要預(yù)熱到45°C之間并調(diào)節(jié)到足夠的壓力。氯化 納溶液的質(zhì)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(yīng)控制在如下范圍：每80cm2水平面內(nèi)，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(jìn)行連續(xù)噴霧72小時，測定平面部腐蝕程度。
[0030]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(jù)斷開處裂痕擴(kuò)展的大小判定涂膜 的脆性及對本材質(zhì)的附著性能是否良好。
【主權(quán)項】
1. 一種環(huán)保型鋁合金無鉻鈍化劑，其特征在于，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下:硅酸鈉10 ~20份，硝酸鋅5~15份，鎢酸鈉2~6份，硼酸1~6份，丙烯酸樹脂8~16份，水性聚氨酯2~8份， 二乙醇胺4~8份，甲基三乙氧基硅烷1~5份，葡萄糖0.2~0.8份，正硅酸乙酯3~7份，氧化劑2 ~5份，緩蝕劑1~4份，水30~60份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述環(huán)保型鋁合金無鉻鈍化劑，其特征在于:所述氧化劑為高錳酸鉀 或者氯酸鉀。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述環(huán)保型鋁合金無鉻鈍化劑，其特征在于:所述緩蝕劑為苯并三氮 唑。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述環(huán)保型鋁合金無鉻鈍化劑，其特征在于，組分及各組分質(zhì)量份數(shù) 如下:硅酸鈉12~18份，硝酸鋅8~12份，鎢酸鈉3~5份，硼酸2~4份，丙烯酸樹脂10~14份，水性 聚氨酯4~6份，二乙醇胺5~7份，甲基三乙氧基硅烷2~4份，葡萄糖0.4~0.6份，正硅酸乙酯4~6 份，氧化劑3~4份，緩蝕劑2~3份，水40~50份。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述環(huán)保型鋁合金無鉻鈍化劑，其特征在于，組分及各組分質(zhì)量份數(shù) 如下:硅酸鈉15份，硝酸鋅10份，鎢酸鈉4份，硼酸3份，丙烯酸樹脂12份，水性聚氨酯5份，二 乙醇胺6份，甲基三乙氧基硅烷3份，葡萄糖0.5份，正硅酸乙酯5份，氧化劑3.5份，緩蝕劑2.5 份，水45份。6. 權(quán)利要求1所述環(huán)保型鋁合金無鉻鈍化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 將硅酸鈉、硝酸鋅、鎢酸鈉和葡萄糖加入1/2質(zhì)量份的水中，攪拌溶解得溶液A; 2) 將丙烯酸樹脂、水性聚氨酯、二乙醇胺和硼酸加入剩余水中，加熱至70~80°C，攪拌30 ~50min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，攪拌均勻后加入余下組分，攪拌均勻即可，得到環(huán)保型鋁合 金無鉻鈍化劑。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的環(huán)保型鋁合金無鉻鈍化劑的制備方法，其特征在于:步驟2)中 加熱至75°C，攪拌40min。
【文檔編號】C23C22/40GK105951081SQ201610478355
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】灝や負(fù), 尤為
【申請人】無錫伊佩克科技有限公司