專利名稱：一種鋁或鋁合金表面的化學轉化處理方法
技術領域：
本發明涉及鋁或鋁合金的表面的化學轉化處理方法以及具有通過該表面化學轉化處理形成的皮膜的鋁或鋁合金，更詳細地說，涉及使用不含六價鉻而含三價鉻的處理液對鋁或鋁合金的表面進行化學轉化處理的鋁或鋁合金表面的化學轉化處理方法以及具有通過該表面化學轉化處理形成的皮膜的鋁或鋁合金。
背景技術：
作為鋁或鋁合金表面的化學轉化處理方法，已知堿-鉻酸鹽法、鉻酸鹽法、磷酸-鉻酸鹽法等六價鉻類，磷酸鋅法、非鉻酸鹽化學轉化處理法(鞣酸法)、其它各種非鉻類。通過六價鉻類的鉻酸鹽法或磷酸-鉻酸鹽法對鋁或鋁合金的表面進行化學轉化處理時，雖然得到優異的耐腐蝕性和涂膜的優異的密合性，但是由于使用六價鉻酸鹽，產生環境問題。通過非鉻酸鹽法的磷酸鋅法或鞣酸法對鋁或鋁合金的表面進行化學轉化處理時，雖然沒有環境問題、涂膜的密合性優異，但是存在耐腐蝕性比鉻酸鹽法差的問題。作為不產生環境問題，耐腐蝕性也得到改善的鋁或鋁合金表面的化學轉化處理，提出了使用含有三價鉻的各種處理液的表面化學轉化處理方法。例如專利文獻1(申請號200780001138. I)提供了一種使用含有三價鉻的處理液對鋁或鋁合金的表面進行處理，獲得了與采用含有六價鉻的鉻酸鹽法或磷酸-鉻酸鹽法進行處理相同的效果，以減輕污染問題。該鋁或鋁合金表面的化學轉化處理方法中，使用硝酸鉻濃度以Cr(NO3)3計為3 12g/L、釩酸銨濃度以NH4VO3計為O. 5 7g/L、氟鈦酸鉀濃度以K2TiF6計為O. 5 3g/L、氟化鋰濃度以LiF計為O. 5 3g/L、硝酸濃度以HNO3計為O. 5 I. 8mL/L、液溫為40 50°C的含3價鉻的處理液對包含鋁或鋁合金的鋁或鋁合金的表面實施I 5分鐘化學轉化處理，形成耐腐蝕性和涂膜的密合性優異的皮膜。但是，三價鉻依然會對環境造成污染，對含有三價鉻的處理液仍然需要進行進一步開發，以減輕三價鉻造成的污染。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種三價鉻含量低的處理液對鋁或鋁合金的表面進行處理的方法，能夠獲得與通過含有六價鉻的鉻酸鹽法或磷酸-鉻酸鹽法進行處理時相比，可以獲得同等以上的耐腐蝕性效果的鋁或鋁合金表面的化學轉化處
理方法。本發明人為了解決上述問題而進行了深入研究，結果發現，通過在專利文獻I (申請號200780001138. I)提供的含有三價鉻的處理液中添加Ce3+和硅烷并調整其它組分的含量。可以顯著減少三價鉻的使用量，Cr(NO3)3的使用量為O. 5-lg/L。S卩，本發明的鋁或鋁合金表面的化學轉化處理方法，其特征在于，使用硝酸鉻濃度以Cr(NO3)3計為O. 5-lg/L、Ce3+濃度為O. 08-0. 15g/L、硅烷濃度為3_6ml/L、釩酸銨濃度以NH4VO3計為2-3g/L、氟鈦酸鉀濃度以K2TiF6計為4_5g/L、氟化鋰濃度以LiF計為l_2g/L、硝酸濃度以HNO3計為O. 5 I. 8mL/L、液溫為40 50°C的處理液對鋁或鋁合金的表面實施I 5分鐘化學轉化處理形成皮膜。此外，本發明的鋁或鋁合金表面的化學轉化處理方法，其特征在于，對鋁或鋁合金的表面進行陽極氧化處理，接著進行封孔處理，然后，使用硝酸鉻濃度以Cr (NO3)3計為
O.5-lg/L、Ce3+濃度為O. 08-0. 15g/L、硅烷濃度為3_6ml/L、釩酸銨濃度以NH4V03計為2_3g/L、氟鈦酸鉀濃度以K2TiF6計為4-5g/L、氟化鋰濃度以LiF計為l_2g/L、硝酸濃度以HNO3計為O. 5 I. 8mL/L、液溫為40 50°C的處理液對鋁或鋁合金的表面實施I 5分鐘化學轉化處理形成皮膜。本發明的鋁或鋁合金表面的化學轉化處理方法和鋁或鋁合金中，雖然使用三價鉻含量低(硝酸鉻濃度以Cr(NO3)3計為O. 5-lg/L)的處理液對鋁或鋁合金的表面進行化學轉化處理，但是與通過含六價鉻的鉻酸鹽法或磷酸-鉻酸鹽法進行化學轉化處理時相比可以達成同等以上的耐腐蝕性。 作為通過本發明的表面化學轉化處理方法進行化學轉化處理的鋁或鋁合金，包含在各種技術領域中實際使用的所有鋁和鋁合金。在通過本發明的表面化學轉化處理方法處理前，優選對鋁或鋁合金的表面進行前處理。前處理例如可以實施機械方法、溶劑法、堿法、酸洗法的任意一種。本發明的表面化學轉化處理方法中使用的處理液含有硝酸鉻作為必須成分。處理液中的硝酸鉻的濃度換算為Cr(NO3)3IOO^優選為O. 5-lg/L、更優選為O. 7g/L左右。處理液中的硝酸鉻的濃度以Cr (NO3) 3計小于O. 5g/L時，化學轉化處理后的鋁或鋁合金表面的耐腐蝕性有不充分的趨勢。本發明的表面化學轉化處理方法中使用的處理液含有Ce3+作為必須成分。處理液中的Ce3+的濃度優選為O. 08-0. 15g/L、更優選為O. lg/L左右。處理液中的Ce3+的濃度小于O. 08g/L或大于O. 15g/L時，化學轉化處理后的鋁或鋁合金表面的耐腐蝕性有不充分的趨勢。優選采用硝酸鈰作為其來源。本發明的表面化學轉化處理方法中使用的處理液含有硅烷作為必須成分。處理液中的硅烷的濃度優選為3-6ml/L、更優選為4. 5ml/L左右。處理液中的硅烷的濃度小于3ml/L或大于6ml/L時，化學轉化處理后的鋁或鋁合金表面的耐腐蝕性有不充分的趨勢。優選硅烷為BTSE。本發明的表面化學轉化處理方法中使用的處理液含有釩酸銨作為必須成分。處理液中的釩酸銨的濃度換算為NH4VO3IOO%優選為2-3g/L、更優選為2. 5g/L左右。處理液中的釩酸銨的濃度以NH4VO3計小于2g/L或大于3g/L時，化學轉化處理后的鋁或鋁合金表面的耐腐蝕性有不充分的趨勢。本發明的表面化學轉化處理方法中使用的處理液含有氟鈦酸鉀作為必須成分。處理液中的氟鈦酸鉀的濃度換算為K2TiF6IOO%優選為4-5g/L、更優選為4. 5g/L左右。處理液中的氟鈦酸鉀的濃度以K2TiF6計小于4g/L時，化學轉化處理后的鋁或鋁合金表面的耐腐蝕性有不充分的趨勢。此外，處理液中的氟鈦酸鉀的濃度以K2TiF6計超過5g/L時，化學轉化處理后的鋁或鋁合金表面的耐腐蝕性也有不充分的趨勢。本發明的表面化學轉化處理方法中使用的處理液含有氟化鋰作為必須成分。處理液中的氟化鋰的濃度換算為LiF100%優選為l_2g/L、更優選為I. 5g/L左右。處理液中的氟化鋰的濃度以LiF計小于lg/L時，化學轉化處理后的鋁或鋁合金表面的耐腐蝕性有不充分的趨勢。此外，處理液中的氟化鋰的濃度以LiF計超過2g/L時，化學轉化處理后的鋁或鋁合金表面的耐腐蝕性也有不充分的趨勢。本發明的表面化學轉化處理方法中使用的處理液含有硝酸作為必須成分。處理液中的硝酸的濃度換算為HNO3IOO^優選為O. 5 I. 8mL/L、更優選為O. 7 I. 7mL/L。處理液中的硝酸的濃度以HNO3計小于O. 5mL/L時，化學轉化處理后的鋁或鋁合金表面的耐腐蝕性有不充分的趨勢。此外，處理液中的硝酸的濃度以HNO3計超過I. 8mL/L時，即使增大也未發現與之相稱的耐腐蝕性的提高。由于本發明的表面化學轉化處理方法中使用的處理液具有上述組成，其pH為弱酸性。本發明的表面化學轉化處理方法中，將處理液的液溫維持于40 50°C來實施。液溫低于40°C時或液溫超過50°C時，化學轉化處理后的鋁或鋁合金表面的耐腐蝕性有不充分的趨勢。本發明的表面化學轉化處理方法中，化學轉化處理時間為I 5分鐘。化學轉化處理時間小于I分鐘時，化學轉化處理后的鋁或鋁合金表面的耐腐蝕性有不充分的趨勢。此夕卜，化學轉化處理時間超過5分鐘時，即使延長也未發現與之相稱的耐腐蝕性的提高。在上述條件下進行化學轉化處理后，進行水洗和純水洗滌，然后進行干燥。對于干燥通常在室溫 90°C左右實施10 120分鐘。具有通過本發明的表面化學轉化處理方法形成的皮膜的鋁或鋁合金制品的耐腐蝕性優異，與通過鉻酸鹽法或磷酸-鉻酸鹽法進行處理時相比可以達成同等以上的耐腐蝕性效果。
具體實施例方式為便于理解本發明，本發明列舉實施例如下。本領域技術人員應該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發明，不應視為對本發明的具體限制。實施例I 3和對比例I 7將LY12鋁合金板材化學除油，自來水沖洗，丙酮和去離子水超聲清洗，吹干。在各實施例 I 3 和對比例 I 7 中，在分別以 Cr(N03)3、Ce3+、—g、NH4V03、K2TiF6、LiF^P HNO3計以表I所示的濃度含有硝酸鉻、Ce3+、硅烷、釩酸銨、氟鈦酸鉀、氟化鋰和硝酸的45°C的處理液中浸潰3分鐘，然后實施30秒室溫下的自來水洗滌,接著實施30秒室溫下的純水洗滌。最后在80°C實施20分鐘干燥。接著，通過根據JIS Z 2371的耐鹽水噴霧試驗法實施耐腐蝕性試驗，測定等級。由表I所示的數據可知，本發明的化學轉化處理方法的實施例1-3中，96小時鹽水噴霧試驗的耐腐蝕性等級為9. 9以上，與此相對，在從本發明使用的處理液中除去任意一種成分的比較例I 7的情況下，96小時鹽水噴霧試驗的耐腐蝕性等級為I. 5 5. 5，。表I
權利要求
1.一種鋁或鋁合金表面的化學轉化處理方法，其特征在于，使用硝酸鉻濃度以Cr(NO3)3計為O. 5-lg/L、Ce3+濃度為O. 08-0. 15g/L、硅烷濃度為3_6ml/L、釩酸銨濃度以NH4VO3計為2-3g/L、氟鈦酸鉀濃度以K2TiF6計為4_5g/L、氟化鋰濃度以LiF計為l_2g/L、硝酸濃度以HNO3計為O. 5 I. 8mL/L、液溫為40 50°C的處理液對鋁或鋁合金的表面實施I 5分鐘化學轉化處理形成皮膜。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，優選硝酸鉻濃度以Cr(NO3) 3計為O. 7g/L。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，優選Ce3+濃度為O.lg/L。
4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，優選硅烷濃度為4.5ml/L。
5.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，優選釩酸銨濃度以NH4VO3計為2.5g/L。
6.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，優選氟鈦酸鉀濃度以K2TiF6計為4.5g/L。
7.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，優選氟化鋰濃度以LiF計為I.5g/L。
8.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，優選硝酸濃度以HNO3計為lmL/L。
9.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，優選Ce3+來源于硝酸鈰。
10.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，優選硅烷為BTSE。
全文摘要
本發明涉及一種鋁或鋁合金表面的化學轉化處理方法，該鋁材表面的化學轉化處理方法中，使用硝酸鉻濃度以Cr(NO3)3計為0.5-1g/L、Ce3+濃度為0.08-0.15g/L、硅烷濃度為3-6ml/L、釩酸銨濃度以NH4VO3計為2-3g/L、氟鈦酸鉀濃度以K2TiF6計為4-5g/L、氟化鋰濃度以LiF計為1-2g/L、硝酸濃度以HNO3計為0.5～1.8mL/L、液溫為40～50℃的處理液對鋁或鋁合金的表面實施1～5分鐘化學轉化處理形成皮膜，形成耐腐蝕性優異的皮膜。
文檔編號C23C22/44GK102776500SQ20121024046
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月11日 優先權日2012年7月11日
發明者葉偉炳 申請人:東莞市聞譽實業有限公司