[发明专利]一种用于在铝合金表面制备转化膜的预处理液及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理液，尤其涉及一种用于在铝合金表面制备转化膜的预处理液及其使用方法。

背景技术

铝合金由于其活性较大，容易腐蚀，需要对表面进行防腐蚀处理。常用的方法是在铝合金表面生成一层完整、致密、均匀的钝化层后再喷涂的方法。传统的铬酸盐钝化技术因所获转化膜耐蚀性能优良和操作方便而得到了广泛的应用。但六价铬毒性高，易致癌，严重危害环境。欧盟颁布ROHS、ELV和WEEE法规禁止含六价铬的电子及电器设备投放市场，铬酸盐钝化技术已受到严格的限制，开发一种无毒、环保、高耐蚀性能的绿色钝化技术已成共识。铬酸盐转化处理的替代技术研究开始受到广泛关注，许多无铬化技术相继出现，目前研究较多的有机类如硅烷、硅溶胶、植酸、单宁酸等，无机盐类如钼酸盐、硅酸盐、稀土盐、基于钛锆与氟的络合物处理工艺(CARBDOBOND)、Envirox系列处理技术等。这些处理技术都存在一些缺点，主要表现为：1)钛锆钝化膜绝大多数为无色，肉眼难以区分，不利于生产的在线判断；2)处理工艺复杂，处理工艺繁复，实现工业化的难度较大；3)成膜时间较长，降低了生产效率；4)处理过程中，产生的含氟和含氨的废水较多，给环保带来很大压力，不利于可持续发展。

此外，通常是在铝合金表面直接用可生成转化膜的处理液进行处理，这种情况下生成的转化膜性能较低。

因此，需要一种在铝合金表面生成转化膜之前对铝合金进行预处理的预处理液。

发明内容

本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的目的是提供一种解决以上问题中的任何一个的用于在铝合金表面制备转化膜的预处理液。该预处理液可以提高铝合金表面生成的转化膜的性能。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于在铝合金表面制备转化膜的预处理液，该预处理液包括酸、缓冲剂、表面刻蚀剂、表面活性剂和表面预植剂；

其中，各组分的含量为：

其中，各组分的含量为：

其中，酸为氟苯甲酸、氟苯乙酸、硫酸、硝酸或盐酸中的一种或多种。

其中，缓冲剂为盐酸、硫酸或硝酸中的一种或多种。

其中，表面刻蚀剂为氟化钠、氟化钾、氟苯甲酸、氟苯乙酸、氟化氢、氟硅酸、氟硼酸、氟化氢钾或氟化氢铵中的一种或多种。

其中，表面活性剂为阴离子表面活性剂或非离子型表面活性剂。

其中，表面预植剂为硝酸铈、硫酸铈、氯化铈或醋酸铈中的一种或多种。

根据本发明的另一方面，提供了该预处理液的使用方法，具体包括以下步骤：

将水洗后的铝合金在所述预处理液中喷淋或浸泡1～5分钟；

用去离子水清洗经所述预处理液处理过的铝合金1～3分钟。

其中在所述步骤2后还包括下述步骤：

重复以上两个步骤一次或两次。

其中，如以上任意一项所述的预处理液在铝合金表面制备转化膜中的用途。

根据阴极成膜机理，由于铝合金表面存在不同电位相及杂质原子，导致在表面微区形成无数原电池而发生电化学反应，在微阳极区发生金属溶解反应，化学式如下：

M-ne^-→Mⁿ⁺(M代表铝合金中的金属元素)

在微阴极区发生H₂析出反应和O₂还原反应，化学式如下：

2H⁺+2e^-→H₂

O₂+2H₂O+4e^-→4OH^-

微阴极区OH^-离子浓度增大，pH值升高，为转化膜的生成创造有利条件。因此，预处理作用就是在铝合金表面得到细密均匀分布的阴极点。

预处理液中酸的作用是对铝合金进行酸洗除去油脂；缓冲剂用于保证前处理液的pH值；表面活性剂是促进除油除脂；表面刻蚀剂用于除去表面的铝暴露在铝合金表面的第二相如Mg2Si、β-AlFeSi和FeAl₃等。

表面预植剂铈盐的作用是在局部pH升高时，在铝合金表面生成新的阴极点，便于无铬转化膜的生成，在此过程中的反应化学式为：

Ce³⁺+3OH^-→Ce(OH)₃↓

Ce⁴⁺+4OH^-→Ce(OH)₄↓