[发明专利]一种锰酸盐作为主盐的铝和铝合金表面处理用钝化液及其应用

说明书

本发明公开了一种锰酸盐作为主盐的铝和铝合金表面处理用钝化液及其应用。将锰酸盐、pH缓冲剂、添加剂加入到适量的水中充分溶解，利用pH调节剂控制溶液的pH，保持恒温状态下，进行化学镀。所得钝化膜为紧密排列的金黄色钝化膜，该钝化膜的腐蚀电流低，具有较好的耐腐蚀性能。该工艺流程短，操作简单，生产效率高，生成的钝化膜易于观察，且易于实现工业化生产。

技术领域

本发明属于金属的防腐与防护技术领域，具体涉及一种新的以锰酸盐作为主盐的铝和铝合金表面处理用钝化液及其钝化工艺，对铝表面处理以提高其抗腐蚀能力。

背景技术

铝具有比强度高、导热和导电性能好、色泽美观、无磁性等优点，是一种具有优良综合性能的有色金属材料。当前，铝已广泛应用于航天航空、建筑、铁道车辆、机械设备、衣食住行等方面。而铝用于建筑、汽车、包装已成为当今世界工业发达国家的三大用途。随着铝工业的迅速发展，对铝的耐腐蚀性能、硬度、耐磨性能等有了更高的要求。

金属铝属于两性金属，化学活性较大，在酸性介质中生成铝盐，在碱性介质中生成铝酸盐，当铝和其它高电位金属接触时，又会发生接触腐蚀。总而言之，铝金属是一种易被腐蚀的金属。铝在自然条件下其表面会生成一层致密的氧化膜，这种天然氧化膜很薄，达不到工业上的要求。目前，国内外化工行业中对金属表面防腐处理一直解决的不太理想。铝表面处理技术有很多，常用的有阳极氧化、化学钝化法和涂装。虽然阳极氧化膜保护效果明显，但是氧化层较硬，容易破裂，且阳极氧化需要特殊装置，过程复杂。涂装技术由于膜层与铝基体存在一定差异，使铝的传热效果差，在低温变温环境中易老化龟裂脱落。化学钝化法具有处理设备简单、操作过程简易、生产效率高、成本低廉、处理时间短等优点。其中，铬酸盐钝化法是铝常用的钝化方法，在二十世纪得到了普遍应用。但是，铬酸盐钝化工艺中存在有毒的六价铬，不仅污染环境而且有害身体健康，而且后续的“三废”处理还会对环境造成二次污染。因此，研制出一种新的钝化液及其工艺来替代铬酸盐钝化工艺对铝表面处理以提高其抗腐蚀能力，是国内外亟待解决的课题。

钝化剂当与化学“活泼”的铝表面接触时，在不需要任何外加电力的条件下，与金属表面发生化学反应，在铝表面形成一层附着的薄膜。研究人员利用锰酸盐钝化法在钢铁、镁合金以及锌板等金属上进行钝化实验。但是在铝表面钝化中，高锰酸盐一般作为强氧化剂或者催化剂存在，含量比较低，而本发明中高锰酸盐作为主盐。高锰酸盐在一般情况下对铝具有腐蚀作用，但经过一定浓度、pH值以及温度和配方中其他组分的调节，其溶液对铝具有保护作用。本发明是将高锰酸盐作为主盐，将高锰酸钾、磷酸氢二钠、氟化钾以及柠檬酸四种物质进行复配，并且对工艺条件进行了优化(处理时间为10min)。本发明需要严格控制钝化液的pH值，在酸性条件下锰酸盐钝化膜无法形成，其锰酸盐溶液必须呈现碱性。本发明中加入了弱碱性物质磷酸氢二钠，用其控制钝化液的pH值范围，且溶液中的磷酸根离子对锰酸盐钝化膜的形成具有一定的促进作用。其中，钝化液中氟离子的存在可以有效的促进锰酸盐钝化膜的生成。本发明加入了有机添加剂柠檬酸以及无机添加剂氟化钾，使铝基体表面的钝化膜层更加致密，并且可以有效的降低了实验的处理时间。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种以锰酸盐作为主盐的可以取代铬酸盐的钝化液及其应用。使铝及其合金的防腐蚀工艺简单、成本低廉、无毒害物质、提高金属铝表面的功能性、装饰性。

本发明的技术方案如下：

一种锰酸盐作为主盐的铝和铝合金表面处理用钝化液，组分及其含量为：锰酸盐10～15g/L；有机添加剂0.2～0.6g/L；pH缓冲剂15～25g/L；无机添加剂0.5～1.5g/L；溶剂为水；利用pH调节剂控制为9.3～9.7。

作为进一步的优选，所述的锰酸盐作为主盐的铝和铝合金表面处理用钝化液，组分及其含量为：锰酸盐10g/L；有机添加剂0.4g/L；pH缓冲剂20g/L；无机添加剂1.0g/L；溶剂为水；利用pH调节剂控制为9.5。

所述的锰酸盐为：高锰酸钾，高锰酸钠中的一种或两种。优选高锰酸钾。