[发明专利]一种铝合金表面减缓液态金属腐蚀的保护膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种铝合金表面减缓液态金属腐蚀的保护膜及其制备方法。本发明研究发现，钼酸盐与钨酸盐在对抗由液态金属在铝合金表面造成的腐蚀方面具有很好的协同作用，进而提出一种成分包括钨酸盐、钼酸盐、氟化物和氧化剂的处理液，其处理所得膜层性能优良，可以作为铝合金表面防止液态金属腐蚀的保护膜。所得膜层对液态金属腐蚀具有良好的减缓作用，且转化处理工艺简单，处理温度低，是针对液态金属腐蚀的优良防护膜，具有良好使用前景。

技术领域

本发明属于金属表面处理领域，特别涉及一种铝合金表面减缓液态金属腐蚀的保护膜及其制备方法，该方法所得膜层性能优良，可以作为铝合金表面防止液态金属腐蚀的保护膜。

背景技术

液态金属由于具有熔点低、粘度低、沸点高、导电导热性好等一系类特点，被广泛应用于芯片冷却与能力捕获领域、增材制造领域以及生物医用等领域。在很多实际应用领域都存在固体金属材料和液态金属的接触，如铸造、焊接、钎焊、热浸镀及液态金属被用作冷却剂散热介质等，当固态材料暴露于液态金属环境中，常会产生固态金属的溶解和形成化学反应物，在很多情况下，如原子能工业和金属加工业等，这些情况会导致固态及液态金属性质的改变产生腐蚀现象。液态金属对于许多基体材料(如不锈钢、铝、铜等)具有很强的腐蚀性，从而使其在工业上的广泛应用受到阻碍。因此寻找合适的防止液态金属腐蚀的方法尤为重要。

阳极氧化所的到的氧化铝涂层对液态金属有较好的防护效果，但是通常阳极氧化所得的膜层厚度只有5～30微米，且阳极氧化膜具有双重性，其孔隙较大、散布不均，难以抵达最佳防腐作用。常用的铝合金表面防腐技术还有化学转化法，化学转化法包含铬酸盐钝化和无铬钝化，其中，铬酸盐钝化是目前使用最广泛且耐腐蚀性能最好的表面处理技术。但是，铬酸盐钝化液中含有对人体和环境有毒害作用的六价铬，在其钝化过程中会对人与自然造成伤害，而且在后续的“三废”处理中还会对环境造成二次污染，不利于我国可持续发展的基本国情。

钼和铬同属VIA族，其化学性质较为相近，钼酸盐已广泛用作钢铁及有色金属的缓蚀剂和钝化剂，钼对铝的缓蚀作用并不十分明显。常规钼酸盐钝化液处理金属表面，大多数是利用单一的钝化液试剂(钼酸盐)处理金属表层，这种工艺反应时间长，所得转化膜膜层薄，且耐蚀性和抗磨损性能不是太好。钨酸盐是一种环境友好的钝化型缓蚀剂，但其氧化能力比铬酸盐要低，实际应用效果难以满足需要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提出一种铝合金表面减缓液态金属腐蚀的保护膜及其制备方法，它不含有对环境有严重污染的铬成分，工艺简单，成本低，利于工业化；成膜耐液态金属腐蚀性好，对工件的外形尺寸没有特殊要求，能使液态金属得到更为广泛的应用。

本发明创造性的研究发现，钼酸盐与钨酸盐在对抗由液态金属在铝合金表面造成的腐蚀方面具有很好的协同作用。钼酸盐可在铝合金表面生成金黄色带蓝色的钼酸盐转化膜。由于钨酸盐氧化性低，使其具有强氧化性缓蚀剂所不具备的优势：即可与钼酸盐复配使用，提高转化膜膜层厚度，尤其是提高转化膜的耐蚀性和抗磨损性能，解决了单独投加钨酸盐需要较高浓度才能满足需要的缺点。此外，本发明还发现，由于钨的原子量较大，钨酸盐可与许多金属离子形成溶度积很小的盐，其效果是能够在铝合金表面形成盐类保护膜，可显著提高膜层的缓蚀性能。

为更好地提高成膜性能，促进钼酸盐与钨酸盐的协同效应，还可添加氟化物与氧化剂。其中氟化物的主要作用是促进转化膜的形成，使处理液稳定，提高膜层致密度；氧化剂的主要作用是将钨酸盐、钼酸盐还原生成钨、钼、锰、铝等的氧化物，形成金属氧化物转化膜层。

本发明的技术方案如下：

本发明首先提供一种处理液，主要用于制备在铝合金表面减缓液态金属腐蚀的保护膜(即钨-钼复合转化膜)。该保护膜对液态金属的耐腐蚀性强，抗磨损性能优异，防护性良好，且成膜迅速，无需加热处理，无毒无害，便于工业化应用。

具体而言，本发明所述处理液包括钨酸盐、钼酸盐、氟化物和氧化剂。