[发明专利]船用铝合金无铬无磷纳米级化学转化液及转化膜制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及船用铝合金装饰与防护涂层领域，具体为一种船用铝合金新型无铬无磷纳米级化学转化液和在化学转化膜中的应用(即化学转化膜的制备方法)。本发明获得的化学转化膜不含铬、磷元素，具有优良的耐腐蚀性和有机涂层附着力，施工简单，维护方便，可用于大面积铝合金型材的施工。

背景技术

5xxx和6xxx铝合金由于其良好的耐蚀性、可焊性及力学性能，被广泛用于舰船结构材料。然而，由于铝合金自身氧化膜较薄，在海水及湿热海洋大气的侵蚀作用，基体会被腐蚀从而影响其外观及有机涂层附着力。因此，通常需要在铝合金基体上进行阳极氧化或化学转化处理来提高铝合金基体的耐蚀性能和涂层附着力。对于大面积铝合金型材的表面处理来说，化学转化处理优势明显。而目前传统含铬化学转化及磷化处理工艺由于存在环境污染等问题，其使用已受到严格限制。因此，迫切需求具有良好防护性能和涂层附着力且低成本、施工方便的新型环保化学转化技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种船用铝合金新型无铬无磷纳米级化学转化液和在化学转化膜中的应用，解决传统含铬化学转化及磷化处理工艺存在的环境污染等问题，采用无铬环保化学转化，具有良好耐腐蚀性和涂层附着力，其施工简单、维护方便。

本发明的技术方案是：

一种船用铝合金无铬无磷纳米级化学转化液，包含钛盐、锆盐、硅化合物、加速剂、pH调整剂、表面活性剂等，该转化液为钛盐、锆盐、硅化合物、加速剂、pH调整剂、表面活性剂和水均匀混合而成。其中：

钛盐为四氯化钛、硫酸钛、硫酸氧钛、草酸钛钾、硝酸钛、六氟钛酸、氟钛酸铵、氟钛酸钾等之一种或一种以上。钛盐在无铬无磷纳米级化学转化液中的浓度范围为0.02～10g/L，优选0.5～5g/L，最优选1～3g/L。

锆盐为氧氯化锆、硫酸锆、硫酸氧锆、硝酸锆、硝酸氧锆、碳酸锆、碳酸锆铵、乙酸锆、六氟锆酸、氟锆酸铵、氟锆酸钾等之一种或一种以上。锆盐在无铬无磷纳米级化学转化液中的浓度范围为0.1～10g/L，优选1～8g/L，最优选3～6g/L。

硅化合物为正硅酸钠、偏硅酸钠、正硅酸钾、偏硅酸钾、正硅酸锂、偏硅酸锂、六氟硅酸、氟硅酸钠、氟硅酸铵、硅溶胶等之一种或一种以上。硅化合物在无铬无磷纳米级化学转化液中的浓度范围为2～25g/L，优选5～20g/L，最优选8～15g/L。

加速剂为氟化物、羧酸、磺酸、过硫酸盐或过氧化氢等。氟化物为氟化钠、氟化钾、氟化铵、氟化氢铵、氟化氢等之一种或一种以上。羧酸为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、苯甲酸、硝基苯甲酸、丙二酸、丁二酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、水杨酸、肉桂酸、马来酸、富马酸、葡萄糖酸、葡庚糖酸等之一种或一种以上。磺酸为氨基磺酸、苯基磺酸、硝基苯磺酸等之一种或一种以上。过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵之一种或一种以上。加速剂在无铬无磷纳米级化学转化液中的浓度范围为0.5～12g/L，优选1～8g/L，最优选3～5g/L。

pH调整剂包括矿物酸、碱金属氢氧化物、氨水或碳酸盐等。矿物酸为盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸之一种或一种以上，碱金属氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂等之一种或一种以上。碳酸盐为碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸钾、碳酸氢铵、碳酸铵等之一种或一种以上。使用pH调整剂将无铬无磷纳米级化学转化液pH值调整为1.0～5.0，优选2.0～4.5，最优选2.5～3.5。

表面活性剂由阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂组成。阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵等之一种或一种以上。非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、失水山梨醇脂肪酸酯、氟碳表面活性剂、聚氧乙烯脂肪酸酯LAE-9、山梨醇酐单月桂酸酯SPAN-20、OP-10乳化剂、聚乙二醇辛基苯基醚TX-100、壬基酚聚氧乙烯醚NP-10等之一种或一种以上。表面活性剂在化学转化液中的浓度范围为0.1～10g/L，优选0.5～5g/L，最优选1～2g/L。

本发明中，船用铝合金无铬无磷纳米级化学转化液用于形成无铬无磷化学转化膜，无铬无磷纳米级化学转化膜的成膜工艺步骤为：脱脂→水洗→酸蚀→水洗→化学转化→水洗→干燥。