[发明专利]一种环保型铝合金化学氧化液及化学氧化方法

说明书

本发明涉及一种环保型铝合金化学氧化液及化学氧化方法。化学氧化液由锆盐、三价铬盐、有机酸及表面活性剂组成，其中三价铬盐浓度为0.3‑3 g/L，锆盐浓度为2‑20 g/L，有机酸浓度为0.1‑1 g/L，表面活性剂浓度为0.005‑0.1 g/L。化学氧化方法包括除油、脱氧处理和化学氧化步骤。本发明化学氧化液不含六价铬，有利于操作者健康与环境，通过本发明化学氧化处理的转化膜耐蚀性优异，与漆膜结合牢固。

技术领域

本发明涉及一种环保型铝合金化学氧化液及化学氧化方法，具体属于铝及铝合金表面加工技术领域。

背景技术

铝合金质量轻、导电和导热性强、机械强度高，有良好的铸造性能和塑性加工性能、广泛应用于航空航天、交通运输等领域。然而铝合金的缺点在于其化学性质活泼，易发生腐蚀，因此在投入生产之前一般要进行氧化处理，以提高其耐腐蚀性能。目前常用的铝合金氧化处理方法有阳极氧化与化学氧化两种。其中化学氧化法具有设备简单，操作方便，生产效率高，不消耗电能，适用范围广，不受零件大小和形状的限制等优点，是一种应用非常广泛且具有普适性的铝合金表面氧化处理工艺。

化学氧化法是指在一定的温度下，使铝表面与溶液发生化学作用，从而在铝合金表面形成一层致密氧化膜。根据化学氧化液成分可将化学氧化法分为六价铬法、三价铬法和无铬法三大类，其中六价铬化学氧化膜耐蚀性好、附着性好，具有自修复能力，是目前综合性能最好的铝合金化学氧化技术。我国的航空航天铝材，如2024与7075铝合金，其含铜量高，耐蚀性差，长期以来一直采用六价铬化学氧化技术，如德国汉高公司阿洛丁系列，采用该技术获得的化学转化膜层耐蚀性很好，2024铝合金采用该工艺后可以通过168小时中性盐雾试验，但由于六价铬对环境与人体极大危害性，因而探索一种环保型的可以取代六价铬铝合金化学氧化技术的工艺日趋关键。无铬铝合金化学氧化工艺还不够成熟，其性能远不及六价铬化学氧化。例如，一种铝合金化学氧化液（CN102225078A）、全先厚采用的氟铝酸钠法等，这些工艺所获得的转化膜层性能，尤其是耐腐蚀性能，远达不到航空工业要求。

近年来研究人员开始尝试用三价铬来取代六价铬，但这些三价铬工艺大多仅用于耐蚀性本来就良好的纯铝或6063等民用铝合金，如CN200710034656.5、或用作增加基体与漆膜结合力的中间层，如CN202010856351.8，国内针对航空铝合金的三价铬化学氧化工艺还未得到应用。国外已经有德国汉高Alodine T5900、德国赛德克SurTec 650等三价铬化学氧化商品，这些三价铬化学氧化液存在一个缺点，及储存不稳定，容易产生沉淀。德国汉高公司专利CN201480015724.1提出了一个解决三价铬化学氧化液储存时产生沉淀的方案，但是该三价铬化学氧化工艺前处理采用了该公司2-3个商业化产品，使用起来成本很高，控制困难。

发明内容

为了在环保节能的基础与前提下，解决上述铝合金化学氧化工艺中存在的膜层耐蚀性较差等技术问题，本发明提供了一种铝合金化学氧化液及其化学氧化方法。

本发明一种环保型铝合金化学氧化液由锆盐、三价铬盐、有机酸及表面活性剂十二烷基硫酸钠组成；化学氧化液中：锆盐的浓度为2-20 g/L，三价铬盐的浓度为0.3-3 g/L，有机酸的浓度为0.1-1 g/L，表面活性剂十二烷基硫酸钠的浓度为0.005-0.1 g/L。

所述的化学氧化方法具体包括以下三步骤：

步骤1：先将铝合金置于除油液中除油，控制温度为55-65℃，时间为5 min；

步骤2：将步骤1处理后的铝合金置于脱氧液中进行脱氧处理，在室温条件下脱氧2-5min；

步骤3：将步骤2处理后的铝合金用纯水清洗，再进行化学氧化，化学氧化温度控制为35-45℃，氧化时间控制为4-6 min，化学氧化液pH控制在3.8-4.0；化学氧化结束后用纯水清洗铝合金表面。

所述的锆盐为氟锆酸钾、氟锆酸钠和氟锆酸铵中的一种或多种的组合。