[发明专利]铝合金表面无铬耐蚀化学转化膜成膜溶液及膜层制备方法

说明书

本发明涉及铝合金表面防腐蚀处理技术，具体是指一种铝合金表面无铬耐蚀化学转化膜成膜溶液及膜层制备方法。所述的成膜溶液为含有主盐、缓冲剂、成膜促进剂、pH调节剂和水的混合溶液，成膜溶液的pH为2～5。所述的化学转化膜制备方法包括除油、碱洗、酸洗活化和成膜四个步骤，整个处理过程中不含铬或铬酸盐等对环境有害的成分，成膜过程简单，成膜溶液组成成分造价低廉，所得化学转化膜均匀致密，耐蚀性能优异，能显著提高有机涂层和铝合金基体的结合力。

技术领域

本发明涉及铝合金表面防腐蚀处理技术，具体是指一种铝合金表面无铬耐蚀化学转化膜成膜溶液及膜层制备方法。

背景技术

铝合金因其优越的机械性能而广泛应用于航空航天、船舶制造、交通运输和建筑等行业，已成为当前最为重要的工程结构材料之一。虽然铝合金在空气中表面容易形成一层氧化物膜层，对合金有一定的保护作用，但不足以满足工业防护需求，在腐蚀性苛刻的环境中容易发生严重的腐蚀，因此铝合金在投入使用前需要进行两步处理：表面改性处理和喷涂有机涂层。

铝合金表面改性处理技术主要有喷砂处理、微弧氧化、阳极氧化和化学转化处理等工艺，化学转化处理工艺因操作简便、成本低和适用范围广被优先选作铝合金的表面处理工艺。目前，铬酸盐转化处理工艺是铝合金表面处理的主流工艺，具有良好的耐蚀性能和涂层附着力。但是铬酸盐中含有Cr⁶⁺，它的有毒性和致癌性会对人体造成巨大的危害，尤其是对工艺操作人员的健康造成威胁，不符合环境保护的要求，已经被限制使用。因此，当务之急是开发一种具有良好的耐蚀性能和涂层附着力的铝合金化学转化处理工艺。

中国专利申请(公开号CN103266315B、CN102212812B、CN101358341B、CN1683590A、CN103305822A、CN104264144A)等一系列专利相继公开多种铝合金无铬化学转化膜成膜溶液及制备方法，但这些转化膜成膜溶液及制备方法存在以下问题：(1)成膜工艺过程中使用成本价格较高的钴盐或有毒的亚硝酸盐；(2)化学转化膜制备工艺繁琐，需要后处理封孔或者需要较高的反应温度；(3)有些化学转化膜耐腐蚀性能不佳，无法满足实际生产和应用的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝合金表面无铬耐蚀化学转化膜成膜溶液及膜层制备方法，用以替代含有Cr⁶⁺的铬酸盐转化处理工艺，解决现有无铬转化处理技术成膜温度高、耐蚀性能不理想、成本高等问题，有效提高铝合金基体本身在苛刻腐蚀环境中的耐蚀性能和与有机涂层的附着力。

本发明的技术方案如下：

一种铝合金表面无铬耐蚀化学转化膜成膜溶液，所述的成膜溶液为含有主盐、缓冲剂、成膜促进剂、pH调节剂和水的混合溶液，成膜溶液的pH为2～5；其中：

主盐为硫酸钛、硝酸钛、氟钛酸钠、氟钛酸钾、氟钛酸铵、碳酸锆铵、硝酸锆、氟锆酸钾、氟锆酸钠、氟锆酸铵的一种或两种以上的混合物，主盐浓度范围为0.1～20g/L；

缓冲剂为硫酸、硝酸、氢氟酸、磷酸、有机膦酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、磷酸一氢铵、磷酸二氢铵、磷酸三钠、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠、磷酸三钾、磷酸一氢钾、磷酸二氢钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸氢铵的一种或两种以上的复配，缓冲剂浓度为1～30g/L；

成膜促进剂为氟化钠、氟化钾、氟化氢钠、氟化氢钾、氟化氢铵、硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵的一种或两种以上，成膜促进剂浓度为1～15g/L。

所述的铝合金表面无铬耐蚀化学转化膜成膜溶液，pH值调节剂为硫酸、硝酸、氢氟酸、磷酸、有机膦酸、柠檬酸、氟钛酸、氟锆酸、酒石酸、乙酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水的一种或两种以上的复配，pH调节剂含量为0.5～5mL/L。

所述的铝合金表面无铬耐蚀化学转化膜成膜溶液，优选的主盐的浓度为0.5～10g/L，缓冲剂的浓度为5～20g/L，促进剂的浓度为5～10g/L。