[发明专利]一种压铸铝合金零部件无铬稀土环保化学转化处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压铸铝合金零部件表面化学转化处理方法，特别是涉及压铸铝硅合金表面无铬环保化学转化处理工艺，可以在压铸铝硅合金零部件表面获得厚度均匀、致密的黄褐色无铬保护膜层，可将此膜作为压铸铝硅合金零部件裸膜使用，代替传统的六价铬和三价铬化学转化处理。

背景技术

汽车工业的发展，汽车保有量的增大，在促进我国制造业发展和给人们生活带来方便的同时，也产生了油耗、排放和安全三大问题；轻量化是汽车工业节能减排的重要手段，而轻量化必然导致铝合金在汽车上的大量应用。典型的铝质零件一次减重效果可达30-40%，二次减重则可进一步提高到50%。2006年欧美日的小汽车平均用铝量已经达到127kg/辆。欧洲铝协（EAA）预测，在2015年前，欧洲小汽车用铝量将增至300kg/辆，如果轿车的零部件，凡是可用铝合金制造的都用其代替，那么每辆车的平均用铝量将达到454kg，轻量化的效果将大大提高。汽车重量每减轻10%，最多可实现节油8%。每使用1kg铝，可使轿车在寿命期内减少20kg尾气排放。目前应用于汽车的铝合金包括：车身覆盖件的铝合金板材、铸造铝合金零部件、挤压型材、锻造铝合金、铝线材/铝合金复合材料等其他应用。

铝及其合金虽然被广泛的应用，但是由于铝的电极电位较低，当在潮湿环境中与高电位金属接触时，极易产生接触腐蚀。另外铝合金在制造过程中，由于追求高的力学性能和其他方面的综合性能而添加各种合金元素，这些元素的存在使得铝合金内部化学成份和组织不均匀，再加上热处理和加工过程中残余应力的存在，使得铝合金材料在使用环境中极易造成微电池腐蚀。而且铝合金在使用环境中，不可避免地存在着潮湿空气，这些潮湿空气凝结在铝合金材料表面形成水膜，更为严重的是潮湿空气中存在一定含量的Cl^-、SO₂、H₂S、CO₂等物质，在这种情况下，铝合金材料更容易发生点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等形式的破坏。

目前，型材铝合金阳极氧化技术和铬酸盐化学氧化技术得到广泛的应用，对于压铸铝合金零件，由于其形状复杂和合金元素含量高而不能采用阳极氧化，而铬酸盐化学氧化成本低、操作方便、耐蚀性能高而被广泛使用。但从2007年开始，欧洲和北美已全面禁止铝合金表面铬酸盐处理的各类产品，如铝型材、汽车零部件和电子产品等，因为六价铬对人体的致癌危害。铬酸盐化学转化处理的替代技术研究开发受到广泛的关注，目前的替代技术主要有三价铬化学钝化、无机盐无铬化学转化和有机膜处理法，三价铬钝化是利用三价铬与氟离子和磷酸根等离子形成络合物钝化膜防腐蚀，但是三价铬也对人类健康存在着潜在的危害，如02122325.4、03143851.2、US7018486B2、200710034656.5、200810196013.5、US7029541B2等专利；无机无铬处理方法主要是采用：锆、钛、钴、钼、稀土等金属无机盐作为成膜溶液的主盐，在铝合金表面形成一层较薄的转化膜，如200510100993.0、200610103829.X、200610046292.8、200680002318.7、200810027556.4等专利；有机膜处理法是利用有机硅烷能够改善聚合物与无机材料之间的粘合力而在金属表面形成一层有机保护膜，但成膜时间非常慢且成本高，如US4689085、US6596835B1、US6562148B1、US6436475B1等专利。但是，上面所述的六价铬的替代技术专利主要是针对铝型材，如防锈铝、2系铝合金、6系铝合金等，对于压铸铝合金不一定适用。因为铝合金按所处相图的位置其可分为形变铝合金和铸造铝合金。形变铝合金根据固溶线可分为可热处理强化的形变铝合金和不可热处理强化的形变铝合金，可热处理强化的形变铝合金牌号为2000系、4000系、6000系和7000系，不可热处理强化的形变铝合金牌号为3000系和5000系；铸造铝合金根据合金元素含量又可分为Al- Si系、Al-Cu系、Al-Mg系和Al-Zn系，其相应牌号为：Al- Si系如ZL1XX，Al-Cu系牌号ZL2XX，Al-Mg系ZL3XX和Al-Zn系ZL4XX。