[发明专利]一种耐磨耐刮擦铝合金无铬钝化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金钝化技术领域，尤其涉及一种耐磨耐刮擦铝合金无铬钝化剂及其制备方法。

背景技术

铝合金具有许多优良的性能，被广泛用于交通运输、包装容器、航空航天、家用电器、机械制造、建筑型材、电子通讯等多个领域。但铝合金的抗腐蚀性、耐磨性、硬度等性能较差，在使用过程中容易受到腐蚀，因此铝型材在涂装前必须经过有效的表面处理，以避免或减少腐蚀。

铬酸盐钝化处理作为最常用的铝合金表面处理技术，具有使用方便，价格低廉，耐腐蚀性能及装饰性能较好的优点，但是处理溶液中的六价铬毒性大、对环境污染严重，已被多国出台政策法规限制或禁止使用。因此，寻求无铬钝化体系十分必要。其中钛锆基钝化技术具有工艺简单、稳定性好、成本低等优点，但是其耐腐蚀性和附着力不如铬酸盐钝化处理，限制了其应用。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种耐磨耐刮擦铝合金无铬钝化剂，具有优异的附着能力和耐腐蚀性能，耐磨性能优异，能减少铝合金表面的磨损、刮擦，对铝合金起到显著的保护作用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种耐磨耐刮擦铝合金无铬钝化剂，其是由下述重量份的原料制得：

30-40%氟钛酸5-10，40-45%氟锆酸5-10，聚环氧琥珀酸1-2，葡萄糖酸钠4-6，氟化钠1-2，65-70%硝酸1-2，太古油1-2，二甲基硅油1-2，40-50%聚乙烯蜡乳液50-100，成膜助剂50-100，水800-1000；

其中成膜助剂由下列重量份的原料制成：聚乙烯醇1-2，双酚A型环氧树脂10-15，单硬脂酸甘油酯0.5-1，丙烯酸4-6，碳纳米管1-2，乙二醇丁醚10-15，二乙醇胺5-10，过氧化二苯甲酰0.2-0.4，水60-80；成膜助剂的制备方法是将聚乙烯醇、双酚A型环氧树脂和单硬脂酸甘油酯加入反应容器中85-90℃搅拌4-6h，先加入乙二醇丁醚120-140℃搅拌直至熔融，再加入过氧化二苯甲酰、丙烯酸和碳纳米管70-80℃反应2-4h，最后加入其余原料搅40-50℃反应0.5-1h，将pH调至6-7，即得。

一种耐磨耐刮擦铝合金无铬钝化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）按重量称取原料，先将氟钛酸、氟锆酸、聚环氧琥珀酸、氟化钠和硝酸加入水中搅拌均匀，然后加入太古油600-1000r/min搅拌10-15min，最后加入二甲基硅油60-80℃搅拌0.5-1h，冷却后将pH调至4-4.5，得混合液；

（2）将（1）中的混合液与其余原料混合后50-60℃搅拌0.5-1h，冷却后过滤除去杂质，即得耐磨耐刮擦铝合金无铬钝化剂。

本发明的优点是：

本发明在环氧树脂中引入聚乙烯醇、丙烯酸和碳纳米管改性剂制得成膜助剂，结合钛锆基钝化剂，并与其余原料进行复配后得到复合型铝合金钝化剂，能在铝合金表面形成具有网状结构的致密的薄膜，与常用钛锆基钝化剂形成的薄膜相比，具有优异的强度、韧性和附着能力，耐腐蚀性能良好，同时具有良好的耐磨性能，能减少铝合金表面的磨损、刮擦，具有良好的的经济效益和社会效益。

具体实施方式

一种耐磨耐刮擦铝合金无铬钝化剂，其是由下述重量份的原料制得：

40%氟钛酸5，40%氟锆酸5，聚环氧琥珀酸1，葡萄糖酸钠4，氟化钠1，65%硝酸1，太古油1，二甲基硅油1，40%聚乙烯蜡乳液50，成膜助剂50，水800；

其中成膜助剂由下列重量份的原料制成：聚乙烯醇1，双酚A型环氧树脂10，单硬脂酸甘油酯0.5，丙烯酸4，碳纳米管1，乙二醇丁醚10，二乙醇胺5，过氧化二苯甲酰0.2，水60；成膜助剂的制备方法是将聚乙烯醇、双酚A型环氧树脂和单硬脂酸甘油酯加入反应容器中85℃搅拌4h，先加入乙二醇丁醚120℃搅拌直至熔融，再加入过氧化二苯甲酰、丙烯酸和碳纳米管70℃反应2h，最后加入其余原料搅40℃反应0.5h，将pH调至7，即得。

一种耐磨耐刮擦铝合金无铬钝化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）按重量称取原料，先将氟钛酸、氟锆酸、聚环氧琥珀酸、氟化钠和硝酸加入水中搅拌均匀，然后加入太古油600r/min搅拌10min，最后加入二甲基硅油60℃搅拌0.5h，冷却后将pH调至4，得混合液；

（2）将（1）中的混合液与其余原料混合后50℃搅拌0.5h，冷却后过滤除去杂质，即得耐磨耐刮擦铝合金无铬钝化剂。

用上述制得的无铬钝化剂对铝合金进行钝化处理，钝化条件为50℃，3min，然后于90℃烘干15min，进行性能测试结果如下：

性能项目无铬钝化膜附着力0级冲击试验无缺陷湿度试验（1000h）无缺陷中性盐雾试验（168h）无缺陷室外暴露1年无缺陷