本發明屬于金屬表面處理領域，具體涉及一種鋁合金無鉻鈍化劑及其制備方法。
背景技術：
鋁合金是工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業中已大量應用。由于鋁的電極電位較低，當在潮濕環境中與高電位金屬接觸時，極易產生接觸腐蝕。另外鋁合金在制造過程中，由于追求高的力學性能和其他方面的綜合性能而添加各種合金元素，這些元素的存在使得鋁合金內部化學成份和組織不均勻，再加上熱處理和加工過程中殘余應力的存在，使得鋁合金在使用環境中極易造成微電池腐蝕。而且鋁合金在使用環境中，不可避免地存在著潮濕空氣，這些潮濕空氣凝結在鋁合金材料表面形成水膜，更為嚴重的是潮濕空氣中存在一定含量的cl-、so2、h2s、co2等物質，在這種情況下，鋁合金表面更容易發生點蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕等形式的破壞。
在鋁合金加工完成后，需要進行表面處理，以提升鋁合金的防腐蝕性。在眾多的表面處理措施中，六價鉻酸鹽處理技術已經很成熟，成本低、操作方便、耐蝕性能高而被廣泛使用。然而，歐洲和北美從2007年開始已全面禁止金屬表面鉻酸鹽處理的各類產品，如鋁型材、汽車零部件和電子產品等。因此隨著人們環保意識和對六價鉻離子毒害性的認識的提高，針對鋁合金的鉻酸鹽化學轉化處理的替代技術研究開發受到廣泛的關注。
目前，雖然現有的一些鋁合金無鉻鈍化處理劑產品也達到了環保要求，但是這些產品在與后續涂層的涂裝配套性能上還不能達到傳統鈍化的性能，尤其表現在整體耐蝕性上，不能滿足相關標準的技術要求。例如，公開號為cn104561972a的中國發明專利，公開了一種鑄鋁合金工件涂裝前無鉻鈍化處理劑，由如下重量百分比的原料制成：過硫酸鉀5~10%，山梨糖醇1~5%，偏釩酸銨0.5~1.5%，二異丁基萘磺酸鈉0.1~0.5%，碳酸鋯鉀0.1~0.5%，二茂鐵甲酸0.05~0.08%，聚氧乙烯月桂醇醚0.05~0.08%，吡咯烷酮羥酸鈉0.01~0.05%，余量為水。但是，該處理劑中含有過硫酸鉀且含量較高，過硫酸鉀能逐漸分解失去有效氧，從而導致有效濃度逐漸降低，大大影響處理劑的工作壽命。
技術實現要素：
為克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種可以替代傳統六價鉻酸鹽處理技術的適用于鋁合金的環保型無鉻鈍化處理劑及其制備方法。為實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案：
一種鋁合金無鉻鈍化劑，由如下重量百分比的原料制成：1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷5~20%、碳酸鋯鉀3~7%、山梨糖醇2~8%、偏釩酸銨1~3%、二茂鐵甲酸0.2~1%、硝酸鈰0.02~0.08%、余量為水。
優選地，一種鋁合金無鉻鈍化劑，由如下重量百分比的原料制成：1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷13%、碳酸鋯鉀5%、山梨糖醇5%、偏釩酸銨2%、二茂鐵甲酸0.7%、硝酸鈰0.05%、余量為水。
本發明鋁合金無鉻鈍化劑的制備方法，包括以下步驟：將1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷、碳酸鋯鉀依次加入在反應釜中，加入水混合攪拌均勻，然后再依次加入山梨糖醇、偏釩酸銨，攪拌均勻后溶液靜置1小時；最后依次加入二茂鐵甲酸、硝酸鈰攪拌均勻后靜置2小時，即得鋁合金無鉻鈍化劑。
本發明鋁合金無鉻鈍化劑的用法：鋁合金工件經過脫脂洗凈后，用質量濃度為2%~20%的本發明處理劑在30~60℃的條件下處理5~15分鐘，處理方式可為噴淋法或浸泡法，最后水洗烘干后即可。
本發明的無鉻鈍化劑在鋁合金表面可以生成一層均勻致密的鈍化膜，提高了鋁合金的耐蝕性，同時作為鋁合金與后續涂層的中間過渡層，大大增強涂層的附著力。與現有技術相比，本發明的有益效果表現在：1、不含六價鉻等有毒有害成分，對環境友好；2、本發明在鋁合金表面形成的鈍化膜，其耐蝕性和漆膜附著力達到鉻酸鹽鈍化技術水平，可以完全替代鉻酸鹽鈍化技術；3、本發明處理工藝簡單，處理時間短，施工方便，適用于規模化工業生產。
具體實施方式
下面通過實施例對本發明作進一步描述。
實施例1：
一種鋁合金無鉻鈍化劑，由如下重量百分比的原料制成：1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷5%、碳酸鋯鉀7%、山梨糖醇2%、偏釩酸銨3%、二茂鐵甲酸0.2%、硝酸鈰0.08%、余量為水。
上述的鋁合金無鉻鈍化劑的制備方法，包括以下步驟：將1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷、碳酸鋯鉀依次加入在反應釜中，加入水混合攪拌均勻，然后再依次加入山梨糖醇、偏釩酸銨，攪拌均勻后溶液靜置1小時；最后依次加入二茂鐵甲酸、硝酸鈰攪拌均勻后靜置2小時，即得鋁合金無鉻鈍化劑。
實施例2：
一種鋁合金無鉻鈍化劑，由如下重量百分比的原料制成：1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷20%、碳酸鋯鉀3%、山梨糖醇8%、偏釩酸銨1%、二茂鐵甲酸1%、硝酸鈰0.02%、余量為水。
上述的鋁合金無鉻鈍化劑的制備方法，包括以下步驟：將1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷、碳酸鋯鉀依次加入在反應釜中，加入水混合攪拌均勻，然后再依次加入山梨糖醇、偏釩酸銨，攪拌均勻后溶液靜置1小時；最后依次加入二茂鐵甲酸、硝酸鈰攪拌均勻后靜置2小時，即得鋁合金無鉻鈍化劑。
實施例3：
一種鋁合金無鉻鈍化劑，由如下重量百分比的原料制成：1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷13%、碳酸鋯鉀5%、山梨糖醇5%、偏釩酸銨2%、二茂鐵甲酸0.7%、硝酸鈰0.05%、余量為水。
上述的鋁合金無鉻鈍化劑的制備方法，包括以下步驟：將1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷、碳酸鋯鉀依次加入在反應釜中，加入水混合攪拌均勻，然后再依次加入山梨糖醇、偏釩酸銨，攪拌均勻后溶液靜置1小時；最后依次加入二茂鐵甲酸、硝酸鈰攪拌均勻后靜置2小時，即得鋁合金無鉻鈍化劑。
對比實施例1：
一種鋁合金無鉻鈍化劑，由如下重量百分比的原料制成：1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷13%、碳酸鋯鉀5%、山梨糖醇5%、偏釩酸銨2%、二茂鐵甲酸0.7%、余量為水。
上述的鋁合金無鉻鈍化劑的制備方法，包括以下步驟：將1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷、碳酸鋯鉀依次加入在反應釜中，加入水混合攪拌均勻，然后再依次加入山梨糖醇、偏釩酸銨，攪拌均勻后溶液靜置1小時；最后加入二茂鐵甲酸攪拌均勻后靜置2小時，即得鋁合金無鉻鈍化劑。
對比實施例2：
一種鋁合金無鉻鈍化劑，由如下重量百分比的原料制成：1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷13%、碳酸鋯鉀5%、山梨糖醇5%、偏釩酸銨2%、硝酸鈰0.05%、余量為水。
上述的鋁合金無鉻鈍化劑的制備方法，包括以下步驟：將1,2-雙（三乙氧基硅基）乙烷、碳酸鋯鉀依次加入在反應釜中，加入水混合攪拌均勻，然后再依次加入山梨糖醇、偏釩酸銨，攪拌均勻后溶液靜置1小時；最后加入硝酸鈰攪拌均勻后靜置2小時，即得鋁合金無鉻鈍化劑。
對比試驗數據如下：
用本發明實施例1~3、對比實施例1~2的鋁合金鈍化劑和傳統鉻酸鹽鈍化劑分別對鋁合金進行鈍化處理，參考相關國家標準對對比實施例1~2鈍化劑、本發明實施例1~3的鈍化劑和傳統鉻酸鹽鈍化劑處理后的鋁合金表面進行腐蝕性能、漆膜附著力性能的對比測試，結果如下表1、表2：
表1對比實施例1~2鈍化劑的常規性能試驗結果
表2本發明實施例1~3鈍化劑的常規性能對比試驗結果
通過表中各項試驗檢測結果，可以得出結論：經過本發明無鉻鈍化劑處理的鋁合金，與經過傳統鉻酸鹽鈍化劑處理的鋁合金相比，具有更優異的耐蝕性能和涂層結合力性能。其中，經本發明實施例3鈍化劑處理的鋁合金的耐蝕性最優，大大超過本發明人的預期。并且，通過實施例3、對比實施例1~2的鈍化劑對鋁合金處理后的耐蝕性對比試驗，可以得出結論，本發明無鉻鈍化劑配方所采用的二茂鐵甲酸和硝酸鈰兩種物質，對于鈍化劑整體的耐蝕性的提高具有協同增效的作用。
以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用來限定本發明的實施范圍。即凡依本發明申請專利范圍的內容所作的等效變化與修飾，只要不偏離或超越本權利要求書所定義的范圍，均應屬于本發明的保護范圍。