專利名稱：在純鋁表面形成化學轉化膜的方法及所使用的處理液的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種表面處理方法，具體涉及一種在純鋁表面形成化學轉化膜的方法及所使用的處理液。
背景技術：
鋁及其合金具有比強度高、導熱和導電性好、色澤美觀、易于成型加工以及優異的物理化學性能、價格低廉等優點，已廣泛應用于航空航天、交通運輸、建筑等部門，是輕合金中應用最廣、用量最多的合金。雖然鋁及其合金表面在大氣環境介質中很容易生成一層薄而較致密的氧化膜(天然氧化膜)具有一定的抗腐蝕性能，但厚度有限，大約只有5 200nm，而且這層膜是非晶的，在加工及運輸過程中很容易被破壞，且容易沾染污跡。因此， 鋁及其合金的制品在出廠前必須經表面處理后才能使用。
鋁及其合金表面常用的處理工藝主要有陽極氧化法、化學氧化法和磷化法。其中化學氧化法具有對鋁工件疲勞性能影響小，設備簡單，不用電能，成本低，處理時間短，生產效率高，對基體材料要求低，適用于復雜零件的表面處理等優點，并得到了廣泛應用。鉻化處理作為化學氧化常用的處理工藝，具有使用方便，耐蝕性能及裝飾性能較好的優點，但是由于處理溶液中含有對人體具有致癌作用的六價鉻，而且六價鉻離子處理不當，對環境會造成嚴重的污染。為此，禁用六價鉻的問題越來越受到人們的重視。歐盟于2000年9月在布魯塞爾簽署了一項法令，規定從2003年1月起禁止在車輛材料和部件中使用六價鉻。我國也在2003年宣布，對鉻酸鹽實行限量使用。因此，環境友好的新型無鉻化學轉化膜越來越受到人們的關注。
鋁及其合金無鉻轉化技術的研發主要集中在以下幾大體系鈦鋯鹽轉化、溶膠凝膠法、有機酸類化學轉化、高價金屬鹽轉化、鋰酸鹽轉化、鈷鹽轉化、稀土鹽化學轉化等。其中鈷鹽轉化處理發展較晚，屬于無鉻轉化新技術，其特點是膜層接觸電阻低、耐蝕性好，并且與涂層結合優良，已應用于航空航天、電子以及通信產品的表面處理。
中國專利文獻CN1377426A公開了一種用于鋁底材的非鉻氧化物涂層，其采用的處理液包括硝酸鈷、亞硝酸鈉以及氯酸鈉。該文獻的不足在于亞硝酸鈉的用量較大(與硝酸鈷基本相同)，因此導致生產成本較高，而且得到的涂層的耐腐蝕性能不佳。發明內容
本發明的目的之一在于解決上述問題，提供一種生產成本低的在純鋁表面形成化學轉化膜的方法，由該方法形成的化學轉化膜的耐腐蝕性能較好。
本發明的另一目的在于提供上述方法所使用的處理液。
實現本發明目的之一的技術方案是一種在純鋁表面形成化學轉化膜的方法，具有以下步驟①預處理將純鋁放入無水乙醇中浸泡1 3min，取出后水洗；接著再放入濃度為1. 0 1. 5mol/L的NaOH溶液中在70 90°C的溫度下浸泡1 ^iiin ；取出后立即放入濃度為1. 0 1. 5mol/L的HNO3溶液中浸泡15 30s，取出后水洗、干燥；②將經過步驟①預處理過的純鋁放入處理液中，在50 70°C的溫度下進行化學氧化10 30min，從而在純鋁表面形成化學轉化膜；③將經過步驟②的化學氧化后的表面形成有化學轉化膜的純鋁水洗、干燥即可。
上述步驟②中所述的處理液的pH為7 8，包括下述濃度的組分
Co (NO3) 2 · 6H20 20 27g/L，
NaNO214 18g/L，
NaBrO310 15g/L。
該處理液的配置方法為按照所要求的濃度將Co (NO3)2 · 6H20、NaNO2以及NaBrO3 加水溶解，并用HNO3或NaOH調節溶液的pH為7 8即可。
上述步驟①中所述的水洗為依次用自來水和去離子水沖洗。
上述步驟③中所述的水洗為先在流動水中清洗，再用去離子水沖洗。
實現本發明另一目的的技術方案是一種在純鋁表面形成化學轉化膜的方法所使用的處理液，該處理液的pH為7 8，包括下述濃度的組分
Co (NO3) 2 · 6H20 20 27g/L，
NaNO214 18g/L，
NaBrO310 15g/L。
該處理液的配置方法為按照所要求的濃度將Co (NO3) 2 · 6H20、NaNO2以及NaBrO3 加水溶解，并用HNO3或NaOH調節溶液的pH為7 8即可。
所述的純鋁是指純度大于99. 99%的鋁板或者鋁片。
本發明具有的積極效果是(1)本發明的方法采用溴酸鈉作為促進劑，同時大大減少亞硝酸鈉的用量，最終形成的化學轉化膜的耐腐蝕性能較好，而且大大降低了生產成本。(2)本發明的方法得到的化學轉化膜的孔徑在50nm 200nm。


圖1為實施例1所形成的化學轉化膜的SEM照片。
圖2為實施例1所形成的化學轉化膜的膜孔徑直方分布圖。
圖3為實施例1所形成的化學轉化膜的EDS譜圖。
圖4為實施例1所形成的化學轉化膜的EIS圖和對比例1所形成的化學轉化膜的 EIS 圖。
具體實施方式
(實施例1)
本實施例的方法所使用的處理液包括下述濃度的組分
Co (NO3) 2 · 6H20 26g/L,
NaNO218g/L,
NaBrO313g/L0
該處理液的配置方法是將^g的Co (NO3) 2 ·6Η20、18g的NaNO2以及13g的NaBrO3 加入到IL的水中溶解，并用HNO3或NaOH調節pH為7。
本實施例的在純鋁表面形成化學轉化膜的方法具有以下步驟
①預處理將純鋁片(10cm*10cm，純度彡99. 99% )放入無水乙醇中浸泡3min，取出后依次用自來水和去離子水沖洗；接著再放入濃度為1. Omol/L的NaOH溶液中在80°C的溫度下浸泡Imin以去除天然氧化膜；取出后立即放入濃度為1. Omol/L的HNO3溶液中浸泡 1 進行中和，取出后依次用自來水和去離子水沖洗，最后吹干。②將經過步驟①預處理過的純鋁片放入上述處理液中在70°C的溫度下進行化學氧化20min，從而在純鋁片表面形成化學轉化膜。③將經過步驟②的化學氧化后的表面形成有化學轉化膜的純鋁片先在流動水中清洗，然后再用去離子水沖洗，吹干即可。本實施例所形成的化學轉化膜的掃描電鏡照片(SEM)見圖1、膜孔徑直方分布圖見圖2、能量彌散X射線譜圖(EDS)見圖3、電化學阻抗譜圖(EIS)見圖4。耐腐蝕點滴時間和開路電位見表2。其中，圖2的直方分布圖由Image J軟件分析得到，由該圖可以看出，該化學轉化膜的表面保持均勻的孔分布，平均孔徑為170. 65nm。由圖3的EDS譜圖分析可知該化學轉化膜的組成元素有0、Al、Co、N、C以及Br ； 各元素的質量百分含量為0為41. 87%, Al為34. 24%、Co為4. 05%、N為3. 65%、C為 15. 68%、Br為0. 51%。各元素主要來源為A1主要來自基體，Co來自Co (NO3) 2 ·6Η20，N來自Co (NO3) 2 · 6Η20中的Ν03_以及NaNO2中的N02_，0來自水中的0H_，Br來自NaBrO3,但含量很少。(實施例2 實施例5)各實施例與實施例1基本相同，不同之處見表1。表 權利要求
1.一種在純鋁表面形成化學轉化膜的方法，其特征在于具有以下步驟①預處理將純鋁放入無水乙醇中浸泡1 3min，取出后水洗；接著再放入濃度為 1. 0 1. 5mol/L的NaOH溶液中在70 90°C的溫度下浸泡1 ^iiin ；取出后立即放入濃度為1. 0 1. 5mol/L的HNO3溶液中浸泡15 30s，取出后水洗、干燥；②將經過步驟①預處理過的純鋁放入處理液中，在50 70°C的溫度下進行化學氧化 10 30min，從而在純鋁表面形成化學轉化膜；③將經過步驟②的化學氧化后的表面形成有化學轉化膜的純鋁水洗、干燥即可；步驟②中所述的處理液的pH為7 8，包括下述濃度的組分Co (NO3) 2 · 6H20 20 27g/L，NaNO214 18g/L，NaBrO310 15g/L。
2.根據權利要求1所述的在純鋁表面形成化學轉化膜的方法，其特征在于步驟②中所述的處理液的配置方法為按照所要求的濃度將Co(NO3)2 · 6H20、NaNO2以及NaBrO3加水溶解，并用HNO3或NaOH調節溶液的pH為7 8即可。
3.根據權利要求1或2所述的在純鋁表面形成化學轉化膜的方法，其特征在于步驟 ①中所述的水洗為依次用自來水和去離子水沖洗。
4.根據權利要求1或2所述的在純鋁表面形成化學轉化膜的方法，其特征在于步驟 ③中所述的水洗為先在流動水中清洗，再用去離子水沖洗。
5.一種權利要求1所述的在純鋁表面形成化學轉化膜的方法所使用的處理液，其特征在于該處理液的pH為7 8，包括下述濃度的組分Co (NO3) 2 · 6H20 20 27g/L，NaNO214 18g/L，NaBrO310 15g/L。
6.根據權利要求5所述的在純鋁表面形成化學轉化膜的方法所使用的處理液，其特征在于該處理液的配置方法為按照所要求的濃度將Co(NO3)2 · 6H20、NaNO2以及NaBrO3加水溶解，并用HNO3或NaOH調節溶液的pH為7 8即可。
全文摘要
本發明公開了一種在純鋁表面形成化學轉化膜的方法及所使用的處理液。該方法包括預處理、將預處理過的純鋁放入處理液中在50～70℃的溫度下進行化學氧化10～30min從而在純鋁表面形成化學轉化膜、后處理。處理液的pH為7～8，包括下述濃度的組分Co(NO3)2·6H2O20～27g/L，NaNO2 14～18g/L，NaBrO3 10～15g/L。該處理液的配置方法為按照所要求的濃度將Co(NO3)2·6H2O、NaNO2以及NaBrO3加水溶解，并用HNO3或NaOH調節溶液的pH為7～8即可。本發明的方法生產成本低，最終形成的化學轉化膜的耐腐蝕性能較好。
文檔編號C23C22/68GK102492943SQ20111040774
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月9日 優先權日2011年12月9日
發明者馬迪 申請人:江蘇技術師范學院