[发明专利]铝合金三价铬钝化液及其制备方法与钝化工艺

说明书

技术领域

本发明属于金属表面处理技术领域, 涉及一种铝合金三价铬钝化液及其制备方法以及使用该钝化液的钝化工艺。

背景技术

汽车上用的铸造铝合金，不经过表面处理，极易腐蚀，见水后2~4小时，就会出现白色腐蚀点，因此需要进行防腐处理。此前六价铬钝化能较好的满足铝合金耐蚀性的要求。但欧盟、美国已对汽车用化学物质进行了严格的限制，无论是欧盟的Rohs指令，还是美国的法律，对整车、零部件中有害物质的含量都进行了严格的限制，已经禁止六价铬在汽车零部件表面处理种的应用，国内也于2011年禁用六价铬。

国外的一些汽车公司，为了提升自身产品的质量，树立良好的用户口碑，提出了“5年内汽车不动扳手，8年内零部件功能不丧失”的口号。与之相对应的是对零部件的耐蚀性标准逐步提高，铝合金要求通过240~480小时的中性盐雾试验不出现腐蚀。另一方面，顺应持续发展的要求，对一些有毒、有害，对环境不友好的物质进行越来越严格的限制。如六价铬、铅、氢氟酸等都进行了禁用或限用。

目前国内的金属表面处理工业进行钝化处理时，一般常采用高浓度或中浓度的铬酸盐溶液进行镀层的钝化，以提高镀层的耐蚀性能。但铬酸盐产生六价铬污染对环和人体健康造成严重伤害。而三价铬毒性低，在许多方面有着类似六价铬的特性，成为六价铬的替代品，并且随着环保要求和汽车对零部件耐蚀性要求的提高，铝合金三价铬钝化成为能满足环保要求和耐蚀性两个条件的较好解决方案。 

鉴于上述，关于三价铬钝化液的研究逐渐增多，例如在第201010533461.7号专利申请公开的一种用于处理铝合金的三价铬本色钝化液，组份及含量为：三价铬盐1~2g/L，锆盐0.05~0.1g/L，硫酸镍NiSO₄·6H₂O 0.01~0.03g/L，成膜剂0.4~0.8g/L，柠檬酸三钠Na₃C₆H₅O₇·2H₂O0.4~0.6g/L，余量为水；钝化液不含六价铬、铅、汞、镉、聚溴二苯醚和聚溴联苯等有害物质，并可循环利用，实现清洁生产；在常温下即可钝化，节能；经该三价铬钝化液处理后的铝合金表面色泽白亮，颜色接近于铝合金本色，膜层中性盐雾腐蚀性能满足国家标准。

另在第201010231687.1号专利申请中公开了一种三价铬钝化浓缩液，其组份及重量百分比含量为：氯化铬4~6%、硝酸盐8~12%、钴盐或镍盐8~12%、酒石酸3~5%、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1~2%、水余量；本浓缩液的pH值为2~3。将本浓缩液配制成重量百分比浓度为10%的工作液，即可对镀锌或镀锌合金工件进行钝化处理。镀锌或镀锌合金工件采用本浓缩液钝化处理后，镀锌层或镀锌合金层的表面会得到均匀的天蓝色防护膜，耐蚀性能盐雾试验可达120小时无白锈。

上述技术虽然有一定效果，但在耐蚀性能要求较高的条件下，尚有欠缺，还需进一步提高；另外，在生产成本上亦有进一步降低的空间。

鉴于上述，三价铬钝化液技术尚有进一步研究的必要。

发明内容

本发明为了解决现有三价铬钝化液耐蚀性能需进一步提高及成本有待降低的问题，而提出一种耐蚀性能更优、成本较低的铝合金三价铬钝化液及其制备方法以及使用该钝化液的钝化工艺。

本发明是通过以下方案实现的：

上述的铝合金三价铬钝化液，成分主要含有三价铬盐、络合剂及成膜促进剂，其中络合剂包括有机酸和多羟基醇两组，具体组分的含量如下：

三价铬盐           3~10g/L；

有机酸络合剂       2~8 g/L；

多羟基醇络合剂     1~6 g/L；

成膜促进剂         1~3 g/L。

所述的铝合金三价铬钝化液，其特中：所述硝酸铬为成膜主盐和氧化剂，提供Cr³⁺作为成膜的骨架，同时提供起氧化作用的硝酸根离子。

所述的铝合金三价铬钝化液，其中：所述有机酸络合剂包括苹果酸、柠檬酸、丙二酸、草酸及酒石酸。所述多羟基醇络合剂包括丙三醇、乙二醇及丁二醇。

所述的铝合金三价铬钝化液，其中：所述成膜促进剂包括氧化成膜促进剂和耐蚀成膜促进剂，包括钴、镍及稀土元素。所述成膜促进剂优选镍盐。

上述的铝合金三价铬钝化液的制备方法，其具体内容如下：按比例称取硝酸铬原料加适量水溶解，先后加入有机酸络合剂和多羟基醇络合剂搅拌溶解，然后加热至50~70℃保温2小时，最后加入成膜促进剂搅拌溶解，静置后即得钝化液。