发表时间:2011-01-11 文章来源:
金是使用量仅次于钢铁的第二大金属材料。铝合金在大气环境条件下,表面可以形成一层极薄的氧化物膜使其具有一定的耐腐蚀性能。但这种自发氧化膜容易破损,尤其在含有Cl-的环境中,极易发生点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀等各种破坏。为提高铝合金表面的耐腐蚀性能,进一步扩大其应用范围,延长使用寿命,铝合金表面防护非常重要。常见的防护处理技术中,铝合金阳极氧化技术和铬酸盐氧化技术得到广泛应用。尤其后者更是作为铝合金喷涂前广泛应用的一道重要的表面处理工序。但是,铬酸盐化学转化处理对环境和人体健康都产生危害。
随着环保法规的日趋严格,铬酸盐转化处理替代技术的研究与开发受到广泛关注,许多代铬技术相继出现,如磷化、锌磷化、基于钛锆与氟的络合物处理工艺(CARBDOBOND)、Envirox系列处理技术等。申请号为200410021031.1、200480031392.2、200510100993.0、20058002127.6、200610046292.8、200610046516.5、200680002318.7的系列中国发明专利申请都涉及这些技术。虽然这些技术中的一些已经进入使用阶段,但它们的耐蚀效果同传统的铬酸盐转化处理尚有一定差距。以钛-锆系为代表的处理技术在生产中虽有一定应用,但其主要问题是其膜层无色,不利于生产过程中的在线判断。
在众多铬酸盐替代技术中,稀土化学转化膜的抗腐蚀能力可以达到,甚至超过传统铬酸盐钝化处理效果的结论已被大量研究结果证实。但是目前研发的复合钝化处理技术,如简单浸泡工艺、稀土波美层处理工艺、高温浸泡与电化学结合的铈-钼处理工艺、熔盐浸泡工艺等,因为自身存在的以下缺点难于应用于实际生产,如:(1)处理时间长,有的工艺甚至需要2个星期时间;(2)处理温度高,工艺复杂。同传统铬酸盐处理相比较,成膜速度和处理成本有着巨大差距。近年来,基于H2O2作为成膜氧化剂的复合钝化处理工艺取得了很大进展,如中国专利ZL200510010441.0。国外有不少研究报道认为稀土盐-双氧水转化处理工艺仅适于铜含量较高的铝合金系列。上述技术中使用铈盐作为处理液主盐,双氧水(H2O2)作为复合钝化处理的氧化剂,虽然达到了低温(20~100℃)快速处理(处理时间5~20分钟)的目的,但是这种氧化剂在开放的大气环境中极易分解,在很短的时间内将失去其强氧化性。配置好的处理液可能使用一次后即失效,要处理其它的构件,需要重新配置新的处理液。同传统的铬酸盐处理工艺比较,处理液的长效稳定性及处理成本均有待进一上提高。最近,中国专利CN101139708A发明了一种稀土盐-KMnO4体系成膜工艺,但该工艺的转化液成分极为复杂,成本较高,更为重要的是其溶液稳定性较差,不能满足生产中槽液稳定性的基本要求,从而极大地限制其产业化应用。
由李文芳,张凯和杜军研究的制备铝合金表面非晶态复合钝化膜的处理液及制法和应用,其处理液的配方包括:含缓蚀阴离子稀土盐:5~15g·L-1、催化剂型复氧化剂3~10g·L-1、辅助氧化剂:1~3g·L-1、缓冲型成膜促进剂:0.1~0.5g·L-1、复合稳定剂:0.5~1.5g·L-1。处理液不含任何有毒铬及有机物,转化处理无需加热,处理时间为2min~5min,可在铝合金表面制备出性能优异的金黄色非晶态“稀土-锰”复合钝化膜。很好地解决了目前六价铬处理所带来的环境污染和对人体的危害,且可克服钛锆系转化膜无色,无法实现现场判断缺陷。本发明工艺简单,操作简便,成本低廉,易于实现产业化。