[发明专利]一种铝材无铬钝化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属无铬钝化技术领域，特别是一种铝材无铬钝化剂及其制备方法。

背景技术

为了减少对环境和人体的危害，近年来人们开始寻找能够代替铬酸盐钝化的无铬钝化技术。目前国内外已经对无铬钝化技术做了广泛的研究，并且逐步实现产业化，而国内对无铬钝化的研究开始了自主创新，替代进口的路。现有的无铬钝化工艺分为两大类，有机物钝化和无机物钝化，其中无机类钝化所用到的原料主要是Ti、Zr、Hf、V、Si、Mo、W、Mn、La、Ce等元素的氧化物或无机盐以及添加一些有机物。

20世纪70年代就已开发无铬转化处理，以氟锆酸、硝酸和硼酸为基础的配方，可以提供铝罐涂料的附着性，但是还不能满足建筑业的其他市场对于耐蚀性和附着力的需要。

20世纪80年代，美国Amchem Products inc、德国Henkel和日本Parkerizing等公司开发了磷酸锆膜和磷酸钛膜，性能有所提高。

20世纪90年代，由于环境保护的需要，钛、锆盐钝化技术得到了较快发展并实现了工业应用。据国外相关报道，在20世纪90年代中期欧洲铝罐工业已经100％实现了无铬转化处理，而挤压铝型材只占了不到25％。尽管无铬转化技术在过去lO年中研发出许多工艺，但是大生产应用，目前基本上是含钛和锆的化合物的无铬处理。实践证明，无铬处理膜的性能更取决于整个化学预处理工艺过程，而不仅仅是化学转化步骤，这种依赖关系要比铬化严重得多。为弥补我国在铝型材处理工艺相对落后，适应铝材表面处理的质量与环保要求，提高锆或(和)钛系转化膜的性能，往往在处理液中加入不同的有机聚合物。如丙烯酸聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和聚酯或聚乙烯吡咯烷酮.己内酰胺聚合物、含羧基或羟基的氨基树脂、含有氨基，环氧基，乙烯基或氢硫基等亲水基团的硅烷偶联剂、水溶性的壳聚糖或其衍生物、N.甲基葡糖胺与聚乙烯基苯酚反应物等。但在实际的使用过程中，还存在钝化膜附着力差，耐蚀性能不够理想的问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明提供一种铝材无铬钝化剂，加工后的铝材，其无铬钝化膜与铝基体、喷涂涂层的附着性能和耐蚀性能大大提高。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种铝材无铬钝化剂，溶液中各原料组分及其含量为：硅氧烷低聚物60-150ppm，氟锆酸200-500ppm，硝酸锆60-120ppm，水性纳米二氧化硅10-50ppm，氨水10-100ppm，水性丙烯酸树脂100-400ppm，其余为去离子水。

进一步的，所述的铝材无铬钝化剂，其特征在于：溶液中各原料组分及其含量为：硅氧烷低聚物90-120ppm，氟锆酸300-400ppm，硝酸锆80-100ppm，水性纳米二氧化硅25-35ppm，氨水40-60ppm，水性丙烯酸树脂200-300ppm，其余为去离子水。

进一步的，所述的铝材无铬钝化剂，其特征在于：溶液中各原料组分及其含量为：硅氧烷低聚物105ppm，氟锆酸350ppm，硝酸锆90ppm，水性纳米二氧化硅30ppm，氨水50ppm，水性丙烯酸树脂250ppm，其余为去离子水。

本发明所提供一种上述的铝材无铬钝化剂的制备方法，包括以下步骤：配备相应重量份的原料，在转速50r/min搅拌下，先加入硅氧烷低聚物，搅拌3-5分钟加入氟锆酸和硝酸锆，搅拌3-5分钟后加入水性纳米二氧化硅、氨水和水性丙烯酸树脂，3-5分钟后加余量的去离子水混合均匀，用氨水调整PH值至2-4之间，上述所述氨水的量，需要根据溶液的PH值来定。

本发明具有如下有益效果：

本发明无铬钝化剂是在锆系处理剂的基础上加入高分子有机树脂和硅烷偶联剂，获得了无机物和有机物两种盐类的各自优势，大大提高了钝化膜的附着力，同时还兼具了锆系工艺控制简便和聚合物系耐腐蚀性能高的优点，比单独无机锆系、钛系、锰系及有机聚合物处理具有更优越的综合性能，其机主要机理有二个方面，一是无机物锆系与铝基体上的铝离子发生反应生成氟铝化合物、锆盐、铝氧化物薄膜，并结合形成网状交联无机纳米陶瓷层离子链键，沉积在铝合金表面，形成稳定、不连续的氧化膜覆盖铝合金表层；二是有机物高分子树脂、硅烷偶联剂上羟基、羧基与铝离子、锆离子发生杂化交联链键，形成胶体聚合物防护薄膜，进一步填充原氟铝化合物、锆盐、铝氧化物薄膜的缝隙，形成无机与有机完整连续的膜层，氟铝化合物、锆盐、铝氧化物镶嵌于有机聚合物中，最终形成胶体致密的无铬钝化膜层，大大提高了无铬钝化膜与铝基体、喷涂涂层的附着性能和耐蚀性能。

具体实施方式