CN116043207A - 一种铝型材表面无铬钝化室温处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铝型材处理技术领域，具体为一种铝型材表面无铬钝化室温处理工艺；本发明先通过第一处理液及第二处理液将铝型材表面的油污及氧化膜去除，从而减小铝型材表面的缺陷(划伤或毛刺等)；然后采用第三处理液、第四处理液及第五处理液能有效地改善铝型材的耐腐蚀性能，在一定程度上延长铝型材的使用寿命；再者，采用本发明提供的无铬钝化处理液对铝型材进行处理时，不仅使得后续的保护液能更加紧密地附着在铝型材的表面，还能在其表面形成一层均匀且致密的保护膜层，进一步地改善铝型材的耐腐蚀性能；此外，保护液的使用不仅能在铝型材的表面形成一层疏水保护层，有效地增强了铝型材的疏水性能，而且也进一步地提高了铝合金的耐腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及铝型材处理技术领域，具体为一种铝型材表面无铬钝化室温处理工艺。
背景技术
铝是一种金属元素，其单质是一种银白色轻金属。有延展性。商品常制成棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状。在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。铝粉在空气中加热能猛烈燃烧，并发出眩目的白色火焰。易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液，难溶于水。相对密度2.70，熔点660℃，沸点2327℃。铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，是地壳中含量最丰富的金属元素。航空、建筑、汽车三大重要工业的发展，要求材料特性具有铝及其合金的独特性质，这就大大有利于这种新金属铝的生产和应用。应用极为广泛。
目前，市售的铝型材虽然具有较好的力学强度，但是其本身的耐腐蚀性能相对不足，需要进一步地提高或改善，否则会在一定程度上缩短铝型材的使用寿命，影响其品质。基于此，本发明提供一种铝型材表面无铬钝化室温处理工艺，以解决此技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝型材表面无铬钝化室温处理工艺，本发明所处理的铝型材不仅不仅具有较好的耐腐蚀性能，在一定程度上延长了铝型材的使用寿命；同时，本申请所提供的钝化液中不含金属铬，是一种较为安全环保的钝化剂，对人体和操作环境无任何毒副作用。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种铝型材表面无铬钝化室温处理工艺，包括以下步骤：
步骤一、将待处理的铝型材浸渍在无水乙醇中超声处理20～35min后用去离子水对其清洗；清洗完毕后，将铝型材浸入温度为50～65℃的第一处理液中处理8～12min；待处理完毕后，再用去离子水对铝型材进行洗涤；
步骤二、将步骤一处理后的铝型材浸渍于温度为50～60℃的第二处理液中处理5～10min，处理完毕后用65～75℃的去离子水对铝型材进行洗涤；然后将铝合金浸渍在第三处理液中并于pH为3.3～3.8、温度为35～50℃的条件下处理3～8min；处理完毕后用去离子水对其进行清洗；
步骤三、将步骤二处理后的铝型材浸入温度为50～65℃的第四处理液中处理3～6min，然后用50～60℃的去离子水对铝型材进行清洗，清洗完毕后将铝型材浸入40～55℃的第五处理液中处理3～5min，处理完毕后用去离子对其进行清洗，然后对铝型材进行干燥处理；
步骤四、将步骤三干燥处理后的铝型材浸渍于pH为3.8～4.3的无铬钝化处理液中，并于常温条件下处理3～5min，使铝型材的表面生成一层无铬钝化膜层；待处理完毕后，用去离子水对铝型材的表面进行清洗，然后在室温条件下用保护液对铝型材进行淋洗处理80～130s；
步骤五、待处理完毕后将铝型材取出，并将之转入温度为90～110℃的干燥箱中干燥处理15～25min，最终即完成了铝型材表面无铬钝化室温处理工序。
更进一步地，所述步骤一中超声处理时的超声频率设置为45～70kHz，超声处理的功率设置为150～200W。
更进一步地，所述第一处理液的具体组成为：2.8～4.5g/L十二烷基醇酰胺、8～13g/L硫酸、18～25g/L磷酸、8～10g/L聚天冬氨酸、3.5～5.2g/L抗坏血酸，去离子水作为溶剂。
更进一步地，所述第二处理液的具体组成为：12～18g/L的Na2CO3、3～7g/L的Na4P2O7、12～18g/L的泡花碱、16～23g/L的Na3PO4、2～6g/L的失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚，去离子水作为溶剂。
更进一步地，所述第三处理液的具体组成为：3～8g/L的2-氨基-5-胍基戊酸、28～36g/L的K2TiF6、1.8～3.5g/L的K2FeO4，去离子水作为溶剂。
更进一步地，所述第四处理液的具体组成为：3～7g/L的NaNO3、2.5～4.5g/L的NaNO2、1.8～3.2g/L月石、25～32g/L的NaOH、1.5～2.8g/L的Na2S、2～6g/L的酒石酸钾，去离子水作为溶剂。
更进一步地，所述第五处理液为混合酸液，其中，所述混合酸液中的溶剂为去离子水，溶质为H2SO4及HNO3；且H2SO4的用量为150～160g/L，HNO3的用量为35～55g/L。
更进一步地，所述步骤三中铝型材的干燥温度设置为85～95℃，且干燥时间设置为25～45min。
更进一步地，所述无铬钝化处理液按重量百分比计，包括以下组分：22～26％的硝酸、5～14％的丁基卡必醇、3～7％的硝酸镁、4～8％的硫酸钠、16～22％的氟化钾、3～6％的甲基苯丙三氮唑、2.5～4.5％的羟乙基二胺四乙酸三钠，余量为氢氟酸。
更进一步地，所述保护液按重量百分比计，包括以下组分：5～10％的甲基三甲氧基硅烷、3～6％的苯基三甲氧基硅烷、6～38％的水溶性聚四氟乙烯树脂乳液、余量为去离子水。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中先通过第一处理液及第二处理液将铝型材表面的油污及氧化膜去除，从而减小铝型材表面的缺陷(划伤或毛刺等)。然后采用第三处理液、第四处理液及第五处理液能有效地改善铝型材的耐腐蚀性能，在一定程度上延长铝型材的使用寿命。再者，采用本发明提供的无铬钝化处理液对铝型材进行处理时，不仅使得后续的保护液能更加紧密地附着在铝型材的表面，还能在其表面形成一层均匀且致密的保护膜层，进一步地改善铝型材的耐腐蚀性能。此外，保护液的使用不仅能在铝型材的表面形成一层疏水保护层，有效地增强了铝型材的疏水性能，而且也进一步地提高了铝合金的耐腐蚀性能。同时，本申请所提供的钝化液中不含金属铬，是一种较为安全环保的钝化剂，对人体和操作环境无任何毒副作用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种铝型材表面无铬钝化室温处理工艺，包括以下步骤：
步骤一、将待处理的铝型材浸渍在无水乙醇中超声处理20min后用去离子水对其清洗；清洗完毕后，将铝型材浸入温度为50℃的第一处理液中处理8min；待处理完毕后，再用去离子水对铝型材进行洗涤；
步骤二、将步骤一处理后的铝型材浸渍于温度为50℃的第二处理液中处理5min，处理完毕后用65℃的去离子水对铝型材进行洗涤；然后将铝合金浸渍在第三处理液中并于pH为3.3、温度为35℃的条件下处理3min；处理完毕后用去离子水对其进行清洗；
步骤三、将步骤二处理后的铝型材浸入温度为50℃的第四处理液中处理3min，然后用50℃的去离子水对铝型材进行清洗，清洗完毕后将铝型材浸入40℃的第五处理液中处理3min，处理完毕后用去离子对其进行清洗，然后对铝型材进行干燥处理；
步骤四、将步骤三干燥处理后的铝型材浸渍于pH为3.8的无铬钝化处理液中，并于常温条件下处理3min，使铝型材的表面生成一层无铬钝化膜层；待处理完毕后，用去离子水对铝型材的表面进行清洗，然后在室温条件下用保护液对铝型材进行淋洗处理80s；
步骤五、待处理完毕后将铝型材取出，并将之转入温度为90℃的干燥箱中干燥处理15min，最终即完成了铝型材表面无铬钝化室温处理工序。
步骤一中超声处理时的超声频率设置为45kHz，超声处理的功率设置为150W。
第一处理液的具体组成为：2.8g/L十二烷基醇酰胺、8g/L硫酸、18g/L磷酸、8g/L聚天冬氨酸、3.5g/L抗坏血酸，去离子水作为溶剂。
第二处理液的具体组成为：12g/L的Na2CO3、3g/L的Na4P2O7、12g/L的泡花碱、16g/L的Na3PO4、2g/L的失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚，去离子水作为溶剂。
第三处理液的具体组成为：3g/L的2-氨基-5-胍基戊酸、28g/L的K2TiF6、1.8g/L的K2FeO4，去离子水作为溶剂。
第四处理液的具体组成为：3g/L的NaNO3、2.5g/L的NaNO2、1.8g/L月石、25g/L的NaOH、1.5g/L的Na2S、2g/L的酒石酸钾，去离子水作为溶剂。
第五处理液为混合酸液，其中，混合酸液中的溶剂为去离子水，溶质为H2SO4及HNO3；且H2SO4的用量为150g/L，HNO3的用量为35g/L。
步骤三中铝型材的干燥温度设置为85℃，且干燥时间设置为25min。
无铬钝化处理液按重量百分比计，包括以下组分：22％的硝酸、5％的丁基卡必醇、3％的硝酸镁、4％的硫酸钠、16％的氟化钾、3％的甲基苯丙三氮唑、2.5％的羟乙基二胺四乙酸三钠，余量为氢氟酸。
保护液按重量百分比计，包括以下组分：5％的甲基三甲氧基硅烷、3％的苯基三甲氧基硅烷、6％的水溶性聚四氟乙烯树脂乳液、余量为去离子水。
实施例2
本实施例中对铝型材的处理工艺与实施例1基本相同，两者的不同之处在于，所用第一处理液、第二处理液、第三处理液、第四处理液、第五处理液、无铬钝化处理液及保护液的具体组成有所不同，本实施例中所用第一处理液、第二处理液、第三处理液、第四处理液、第五处理液、无铬钝化处理液及保护液的具体组成如下所示：
第一处理液的具体组成为：3.5g/L十二烷基醇酰胺、10g/L硫酸、22g/L磷酸、9g/L聚天冬氨酸、4.5g/L抗坏血酸，去离子水作为溶剂。
第二处理液的具体组成为：15g/L的Na2CO3、5g/L的Na4P2O7、16g/L的泡花碱、20g/L的Na3PO4、4g/L的失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚，去离子水作为溶剂。
第三处理液的具体组成为：5g/L的2-氨基-5-胍基戊酸、32g/L的K2TiF6、2.6g/L的K2FeO4，去离子水作为溶剂。
第四处理液的具体组成为：5g/L的NaNO3、3.5g/L的NaNO2、2.5g/L月石、30g/L的NaOH、2.3g/L的Na2S、4g/L的酒石酸钾，去离子水作为溶剂。
第五处理液为混合酸液，其中，混合酸液中的溶剂为去离子水，溶质为H2SO4及HNO3；且H2SO4的用量为155g/L，HNO3的用量为45g/L。
无铬钝化处理液按重量百分比计，包括以下组分：24％的硝酸、10％的丁基卡必醇、5％的硝酸镁、6％的硫酸钠、20％的氟化钾、4％的甲基苯丙三氮唑、3.5％的羟乙基二胺四乙酸三钠，余量为氢氟酸。
保护液按重量百分比计，包括以下组分：7％的甲基三甲氧基硅烷、4％的苯基三甲氧基硅烷、25％的水溶性聚四氟乙烯树脂乳液、余量为去离子水。
实施例3
本实施例中对铝型材的处理工艺与实施例1基本相同，两者的不同之处在于，所用第一处理液、第二处理液、第三处理液、第四处理液、第五处理液、无铬钝化处理液及保护液的具体组成有所不同，本实施例中所用第一处理液、第二处理液、第三处理液、第四处理液、第五处理液、无铬钝化处理液及保护液的具体组成如下所示：
第一处理液的具体组成为：4.5g/L十二烷基醇酰胺、13g/L硫酸、25g/L磷酸、10g/L聚天冬氨酸、5.2g/L抗坏血酸，去离子水作为溶剂。
第二处理液的具体组成为：18g/L的Na2CO3、7g/L的Na4P2O7、18g/L的泡花碱、23g/L的Na3PO4、6g/L的失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚，去离子水作为溶剂。
第三处理液的具体组成为：8g/L的2-氨基-5-胍基戊酸、36g/L的K2TiF6、3.5g/L的K2FeO4，去离子水作为溶剂。
第四处理液的具体组成为：7g/L的NaNO3、4.5g/L的NaNO2、3.2g/L月石、32g/L的NaOH、2.8g/L的Na2S、6g/L的酒石酸钾，去离子水作为溶剂。
第五处理液为混合酸液，其中，混合酸液中的溶剂为去离子水，溶质为H2SO4及HNO3；且H2SO4的用量为160g/L，HNO3的用量为55g/L。
无铬钝化处理液按重量百分比计，包括以下组分：26％的硝酸、14％的丁基卡必醇、7％的硝酸镁、8％的硫酸钠、22％的氟化钾、6％的甲基苯丙三氮唑、4.5％的羟乙基二胺四乙酸三钠，余量为氢氟酸。
保护液按重量百分比计，包括以下组分：10％的甲基三甲氧基硅烷、6％的苯基三甲氧基硅烷、38％的水溶性聚四氟乙烯树脂乳液、余量为去离子水。
对比例1、与实施例1的不同之处在于：本实施例中未采用第一处理液及第二处理液对铝型材进行处理。
对比例2、与实施例1的不同之处在于：本实施例中未采用第三处理液、第四处理液及第五处理液对铝型材进行处理。
对比例3、与实施例1的不同之处在于：本实施例中未采用无铬钝化处理液对铝型材进行处理。
对比例4、与实施例1的不同之处在于：本实施例中未采用保护液对铝型材进行处理。
性能测试：分别对等量的实施1～3及对比例1～4提供的处理后的铝型材样品的相关性能进行检测，并将所得实验数据记录于下表：
通过对比及分析表格中的相关数据可知，本发明所处理的铝型材不仅不仅具有较好的耐腐蚀性能，在一定程度上延长了铝型材的使用寿命。同时，本申请所提供的钝化液中不含金属铬，是一种较为安全环保的钝化剂，对人体和操作环境无任何毒副作用。由此，表明本发明所提供的铝型材表面无铬钝化室温处理工艺具有更广阔的市场前景，更适宜推广。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种铝型材表面无铬钝化室温处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将待处理的铝型材浸渍在无水乙醇中超声处理20～35min后用去离子水对其清洗；清洗完毕后，将铝型材浸入温度为50～65℃的第一处理液中处理8～12min；待处理完毕后，再用去离子水对铝型材进行洗涤；
步骤二、将步骤一处理后的铝型材浸渍于温度为50～60℃的第二处理液中处理5～10min，处理完毕后用65～75℃的去离子水对铝型材进行洗涤；然后将铝合金浸渍在第三处理液中并于pH为3.3～3.8、温度为35～50℃的条件下处理3～8min；处理完毕后用去离子水对其进行清洗；
步骤三、将步骤二处理后的铝型材浸入温度为50～65℃的第四处理液中处理3～6min，然后用50～60℃的去离子水对铝型材进行清洗，清洗完毕后将铝型材浸入40～55℃的第五处理液中处理3～5min，处理完毕后用去离子对其进行清洗，然后对铝型材进行干燥处理；
步骤四、将步骤三干燥处理后的铝型材浸渍于pH为3.8～4.3的无铬钝化处理液中，并于常温条件下处理3～5min，使铝型材的表面生成一层无铬钝化膜层；待处理完毕后，用去离子水对铝型材的表面进行清洗，然后在室温条件下用保护液对铝型材进行淋洗处理80～130s；
步骤五、待处理完毕后将铝型材取出，并将之转入温度为90～110℃的干燥箱中干燥处理15～25min，最终即完成了铝型材表面无铬钝化室温处理工序。
2.根据权利要求1所述的一种铝型材表面无铬钝化室温处理工艺，其特征在于：所述步骤一中超声处理时的超声频率设置为45～70kHz，超声处理的功率设置为150～200W。
3.根据权利要求1所述的一种铝型材表面无铬钝化室温处理工艺，其特征在于，所述第一处理液的具体组成为：2.8～4.5g/L十二烷基醇酰胺、8～13g/L硫酸、18～25g/L磷酸、8～10g/L聚天冬氨酸、3.5～5.2g/L抗坏血酸，去离子水作为溶剂。
4.根据权利要求1所述的一种铝型材表面无铬钝化室温处理工艺，其特征在于，所述第二处理液的具体组成为：12～18g/L的Na2CO3、3～7g/L的Na4P2O7、12～18g/L的泡花碱、16～23g/L的Na3PO4、2～6g/L的失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚，去离子水作为溶剂。
5.根据权利要求1所述的一种铝型材表面无铬钝化室温处理工艺，其特征在于，所述第三处理液的具体组成为：3～8g/L的2-氨基-5-胍基戊酸、28～36g/L的K2TiF6、1.8～3.5g/L的K2FeO4，去离子水作为溶剂。
6.根据权利要求1所述的一种铝型材表面无铬钝化室温处理工艺，其特征在于，所述第四处理液的具体组成为：3～7g/L的NaNO3、2.5～4.5g/L的NaNO2、1.8～3.2g/L月石、25～32g/L的NaOH、1.5～2.8g/L的Na2S、2～6g/L的酒石酸钾，去离子水作为溶剂。
7.根据权利要求1所述的一种铝型材表面无铬钝化室温处理工艺，其特征在于：所述第五处理液为混合酸液，其中，所述混合酸液中的溶剂为去离子水，溶质为H2SO4及HNO3；且H2SO4的用量为150～160g/L，HNO3的用量为35～55g/L。
8.根据权利要求1所述的一种铝型材表面无铬钝化室温处理工艺，其特征在于：所述步骤三中铝型材的干燥温度设置为85～95℃，且干燥时间设置为25～45min。
9.根据权利要求1所述的一种铝型材表面无铬钝化室温处理工艺，其特征在于，所述无铬钝化处理液按重量百分比计，包括以下组分：22～26％的硝酸、5～14％的丁基卡必醇、3～7％的硝酸镁、4～8％的硫酸钠、16～22％的氟化钾、3～6％的甲基苯丙三氮唑、2.5～4.5％的羟乙基二胺四乙酸三钠，余量为氢氟酸。
10.根据权利要求1所述的一种铝型材表面无铬钝化室温处理工艺，其特征在于，所述保护液按重量百分比计，包括以下组分：5～10％的甲基三甲氧基硅烷、3～6％的苯基三甲氧基硅烷、6～38％的水溶性聚四氟乙烯树脂乳液、余量为去离子水。
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