一种铝合金钝化膜处理方法技术

本发明专利技术提供了一种铝合金钝化膜处理方法，通过采用现有技术中常见钝化液对铝合金进行钝化处理，以及钝化后进行过热水蒸气填孔，有效提高钝化膜的致密镀，且获得的钝化膜厚度均匀，所述钝化膜的耐腐蚀性强，钝化膜与基材的结合力高。结合力高。

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金钝化膜处理方法


[0001]本专利技术涉及铝或铝合金表面处理
，尤其涉及一种铝合金钝化膜处理方法。
技术背景
[0002]铝虽然是活性很强的金属，但在自然条件下表面会生成一层致密的氧化膜由于氧化膜的导电率非常低，因此能够阻止氧及其他反应，使铝不发生腐蚀，铝在大气中虽有良好的耐蚀性，但大气湿度、盐份及其他杂质种类的多少对其影响较大，在碳酸盐、铬酸盐、醋酸盐和硫化物等中性水溶液中,耐蚀性良好,但在氯化物的水溶液中则变坏，在酸性水溶液中,随氢离子浓度的增加,腐蚀加快，在硫酸、稀硝酸和磷酸中,耐蚀性较差,尤其是在盐酸中腐蚀更快，在浓硝酸(80%以上)中,由于形成致密而牢固的氧化膜,几乎不受腐蚀，在醋酸等有机酸中,一般有良好的耐蚀性，在碱性水溶液中,由于氧化膜的破坏而受到腐蚀,但在氨水中则因氧化膜再生而不腐蚀。
[0003]为了提高铝的耐蚀性,扩大其应用领域,应对铝根据不同用途而采取不同的保护措施，主要分为三类:表面保护层、电化学保护、腐蚀介质的处理，金属表面钝化处理是其中重要的一种,其原理是将金属表面从活化状态变为钝化状态,从而使金属溶解变缓，实际的钝化处理过程依赖于金属表面的电化学反应过程，其中包括一个阳极溶解步骤，这个过程中金属表面被氧化，与之伴随的阴极过程使钝化液中的某些离子被还原，产生的低价离子与金属的腐蚀产物一起组成表面的钝化膜。
[0004]目前钝化膜的钝化液体系主要包括有钼酸盐体系、高锰酸盐体系、稀土体系以及钛锆体系：其中钛锆体系是当今为数不多被投入工业生产的铝合金表面无铬化处理工艺，其研究开始于上世纪 80 年代。在这三十年间的研究与发展中，钛锆体系从最初的易拉罐表面钝化处理，到今天应用范围已经涵盖了交通运输、电子通讯、建筑型材等方面，足以见得钛锆体系完全代替铬酸盐体系的潜在能力。
[0005]如CN101967633 A公开了一种制备铝合金表面含Ti/Zr黄色钝化膜的处理液及方法。本专利技术处理液的组分和浓度为：氟钛酸0.5g/L～2.0g/L、氟锆酸0.4g/L～2.0g/L、锰盐2.0g/L～5.0g/L、有机酸0.5g/L～2.0g/L；处理液的pH值2.0～3.0；本专利技术的处理液不含铬及其其它有毒物质，转化处理无需加热，处理时间为5min～30min，可在铝合金表面制备出黄色的含Ti/Zr化学转化膜。该方法所制备的化学转化膜耐腐蚀性能优异，与基体结合强度高，室温处理、工艺简单，涂层中不含对环境和人体有害的六价或三价铬。从图3中还可以看到一些小孔，这些小孔是因为在酸性条件下，铝和氢离子容易发生析氢反应(Al
3+
+H
+
→
Al
3+
+H2↑
)，导致产生气孔，即对于本领域技术人员而言，由于在钝化过程难免会发生铝和氢离子的析氢反应，导致在钝化过程中形成小孔，而所述效果的存在一定程度上会降低钝化膜的致密，导致铝材钝化效果下降。而现有技术中主要集中于对钝化液本申请的改进，以期获得致密的钝化膜，在钝化处理后，通常仅对铝材进行简单的干燥处理，即不会对钝化过程中的产生的孔道进行额外处理。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对已有技术存在的钝化液钝化膜抗腐蚀性差，钝化膜不均匀，厚度薄和致密性低等问题，提出一种铝合金钝化方法，该通过所述钝化液钝化处理和后续钝化处理后，获得的钝化膜致密性高，耐腐蚀性能强，且整个过程简单方便，适用于工业化，为进一步提高钝化膜致密性提出可行方向。
[0007]一种铝合金钝化方法，包括如下处理步骤：（1）对铝合金依次进行热处理、机械抛光、除油、活化。
[0008]对铝合金的进行热处理、机械抛光、除油、活化处理的主要目的在于改善金属基材的表面性质，以提高后续钝化膜与基材的结合力，避免因为其他基材因素导致钝化膜的性质被削弱。
[0009]其中，所述热处理为1vol.%O2/N2混合气下，于250
‑
300
o
C下恒温处理15
‑
20min，预先对基材热处理以去除金属的热应力，该过程中并不要求纯惰性气体保护，由于铝材表面的天然氧化铝保护，在1vol.%O2/N2的氧化发生较慢，铝材表面的氧化膜厚度依然低于微米级，考虑到保护气氛的性价比，可使用1vol.%O2/N2，但使用纯惰性气体保护更为优选。
[0010]其中，所述机械抛光为依次用 400#、800#、1200#、2000#、3000#的砂纸逐级打磨至表面光亮。
[0011]该步骤主要目的在于除去天然氧化膜，并提供平整的基底，利于形成均匀钝化膜。
[0012]其中，所述除油为使用丙酮、乙醇、去离子水依次超声清洗，时间各为1
‑
2min。
[0013]在上述机械抛光过程中，无论手动还是机械抛光，或者使用抛光膏，均会在基材表面形成部分油脂，油脂的存在会明显的阻碍微阳区和微阴区的形成，导致油脂存在区域无钝化膜形成。
[0014]其中，所述活化为在pH=2.3的硝酸中浸泡3
‑
5s，氮气吹扫干燥。
[0015]活化的主要目的在于腐蚀形成凹凸区域，所述凹凸区域有利于微阳区和微阴区，加速后续的钝化膜形成。
[0016]对于上述预处理过程，应当依次进行，如果后进行热处理，会导致再次形成氧化膜，如果先进行活化，又会因为机械打磨处理了凹凸缺陷，即各个步骤之间不可随意调换。
[0017]（2）钝化液处理形成钝化膜；所述钝化液形成的钝化膜为高锰酸盐钝化膜，钼酸盐钝化膜，稀土盐钝化膜或钛锆钝化膜中的一种。
[0018]这里以钛锆钝化膜为例：所述钝化液由氟钛酸、氟锆酸、硫酸锰、酒石酸、氟化钠、烷基苯磺酸钠组成，其中各组分的配比为：1
‑
2g/L氟钛酸、0.4
‑
0.5g/L氟锆酸、1.5
‑
2g/L硫酸锰、1
‑
2g/L酒石酸，氟化钠1.7
‑
1.9g/L，烷基苯磺酸钠0.05
‑
0.1g/L。
[0019]所述钝化液使用氨水或氢氧化钠调节pH=3.5
±
0.2，温度为27
‑
30
o
C，时间为150
‑
200s。
[0020]经过上述的活化处理，铝合金表面形成凹凸缺陷，因此，当铝合金置于钝化液中时，铝合金的表面会形成大量的微阴区和微阳区。
[0021]在微阳区发生Al
→
Al
3+
+3e
‑
；微阴区发生O2+2H2O+4e
‑
→
4OH
‑
，2H
+
+2e
→
H2，由于阴极反应的进行导致局部的pH值上升，导致氟钛酸和氟锆酸中的Zr
4+
+4OH
‑
→
ZrO2↓
+2H2O；Ti
4+
+4O本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金钝化膜处理方法，其特征在于包括如下处理步骤：（1）对铝合金依次进行热处理、机械抛光、除油、活化；（2）钝化液处理形成钝化膜；（3）清洗：使用超声清洗5
‑
10s；（4）超高温水汽处理；所述水蒸气由3
‑
5wt.%的原硅酸乙酯和蒸馏水组成，超高水蒸气温度为110
‑
120
o
C，喷射方式为脉冲喷射；（5）干燥：于40
‑
50
o
C下热风干燥1
‑
2h，后自然冷却，干燥保藏24
‑
48h。2.如权利要求1所述的一种铝合金钝化膜处理方法，其特征在于所述热处理为1vol.%O2/N2混合气下，于250
‑
300
o
C下恒温处理15
‑
20min；所述机械抛光为依次用 400#、800#、1200#、2000#、3000#的砂纸逐级打磨至表面光亮；所述除油为使用丙酮、乙醇、去离子水依次超声清洗，时...

【专利技术属性】
技术研发人员：常龙，
申请(专利权)人：常龙，
类型：发明
国别省市：