[发明专利]一种铝和铝合金无铬钝化方法及无铬钝化液

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术，具体地，本发明涉及一种铝和铝合金无铬钝化方法及无铬钝化液。

背景技术

铝表面处理是一个涉及很多领域的专业技术，包括汽车、摩托车、航天航空、家用电器、电子、建材、通用金属加工。其中，化学转化膜是铝表面处理中最常用的一种技术手段。化学转化膜具有一定的耐腐蚀性和良好的物理吸附能力，可大大提高铝材基体与涂层的结合力，增强铝制品的抗腐蚀能力，其处理速度快、不消耗电能、所需设备简单、处理成本低。目前，较为常见的化学转化膜的方法有三种：

1、铬化：此法于1945年山美国化学涂料公司发明，也称为阿洛丁氧化法，后由英国帝国化学公司推广使用，称阿洛克罗姆法。其主要成分为：以铬酐为氧化剂和成膜剂，加以氟化物等添加剂，成膜为致密的铬酸盐，有良好的耐腐蚀性。但是，这种方法所形成的转化膜，含有六价铬，会对人体造成严重的危害，也会对环境造成严重污染。

2、磷铬化：又称绿铬化，磷铬化早在1945年就开始使用在铝表面处理上，至今，仍在使用中。磷铬化膜源于三价铬，其主要成分为：酸性磷酸盐、酸性或碱性铬酸盐、络合剂、氟化物。这种方法与铬化方法的差别在于磷酸盐替代了铬酸盐，降低了污染，且在工艺上精简了酸性去氧化作用的工序。但是，这种方法中，磷铬化膜耐腐蚀性不如铬化膜，所以使用收到一定的限制，而且，也没有完全脱离六价铬的污染。

美国第5,380,374、5,952,049和6,038,309号专利公开了使用含第IV族金属化合物（包括钛）的酸性溶液，与氧阴离子一起在无氟化物离子的情况下用于在铝及其合金、镁和铁类金属上形成转化涂层。美国第6,059,867、5,951,747、5,728,233和5,584,946号专利公开了使用含第IV族金属化合物（包括钛）的酸性溶液，与磷酸盐及相关离子连结而在铝及其合金上形成转化涂层。美国第6,206,982号专利公开了一种利用稀土元素如铈在铝上形成转化涂层的方法。这些发明通常用于产生粘接性底涂层，其提供对油漆良好的粘接性。上述发明通常不适合于电镀的锌或锌合金沉积物，其装饰性外观和耐腐蚀性是特别重要的。

美国第6,217,674、5,449,414和5,342,456号专利公开了在水溶性有机聚合物分散液内使用第IV族金属化合物。这些组合物通过浸渍或喷涂技术涂敷于金属物件上。以此方式涂敷的有机聚合物涂层倾向于不均匀，对于多种商业用途来说这是不希望的。

CN1260391C公开了一种不含铬的组合物和方法，用于提高锌或锌合金表面的耐腐蚀性。该组合物含有一种钛离子或钛酸盐的源，一种氧化剂和氟化物或络合氟化物。该组合物优选含有一种有机酸和/或一种第Ⅱ族金属化合物，优选为第Ⅱ族金属化合物。

CN102181853 A涉及一种用于铝合金表面钝化的处理液，由下述质量百分比的物质组成：钛酸钾、钛酸钠和钛酸镁盐的混合物20-30%，锆酸钾、锆酸钠和锆酸镁盐的混合物5-15%，改性有机硅树脂5-15%，以及聚氨酯树脂40-50%。本发明所述的新型铝合金无铬钝化处理液，专门用于铝及其合金、镁及其合金的表面处理，不但可以提高材质本身的耐腐蚀性，而且会增强材质与其涂层的附着力，具有使用工艺简单、成本低、无污染等优点。

现有技术中所述的铝和铝合金的无铬钝化方法，或者是钝化后效果不好，耐腐蚀性不能满足实际应用要求，或者是由于无铬钝化液原料价格较高，成本较高，不便于规模化应用。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种铝和铝合金的无铬钝化方法，通过所述方法钝化后的铝和铝合金耐腐蚀性强，且成本低，便于商业化应用。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

所述铝和铝合金无铬钝化方法通过将所述铝或铝合金表面与一种无铬钝化液相接触，所述无铬钝化液含有：

a)钛酸盐；

b)锆酸盐；和

c)改性有机硅树脂；和

d)环氧树脂。

令人惊异地发现，本发明所述无铬钝化方法可在铝和铝合金沉积物上产生蓝色或闪光涂层，提高了铝和铝合金的耐腐蚀性能。

所述钛酸盐选自钛酸钾、钛酸钠、钛酸镁中的一种或者至少两种的混合物，所述混合物例如钛酸镁和钛酸钠的混合物，钛酸钾和钛酸镁的混合物，钛酸钠和钛酸钾的混合物，钛酸镁、钛酸钠和钛酸钾的混合物，优选钛酸钾、钛酸钠和钛酸镁三者的混合物。