鋁合金無鉻鈍化劑及鋁合金無鉻鈍化處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋁合金無鉻鈍化劑，包括氟鈦酸、氟鋯酸、緩蝕劑和螯合劑，氟鈦酸與氟鋯酸（50wt.%）濃度為2.0-3.0g/L，所述緩蝕劑為濃度為4.0-6.0g/L，所述螯合劑的濃度為6.0-8.0g/L。本發(fā)明的鋁合金無鉻鈍化劑，從源頭徹底消除了鉻鹽對水質(zhì)的污染；降低溶鋁量，減少鋁合金表面上粉，延長鈍化液壽命；鈍化速度是鉻鹽的三倍以上，提高了生產(chǎn)效率。同時(shí)本發(fā)明的鋁合金無鉻鈍化處理系統(tǒng)，操作簡單，節(jié)能環(huán)保，廢水處理容易，易于大規(guī)模生產(chǎn)。本發(fā)明徹底結(jié)束了建筑鋁型材表面處理、使用和廢棄處理過程的鉻污染，解決了多年來制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸問題。
【專利說明】鋁合金無鉻鈍化劑及鋁合金無鉻鈍化處理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬表面處理技術(shù)，具體涉及一種鋁合金無鉻鈍化劑及鋁合金無鉻鈍化處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是世界第一大鋁生產(chǎn)國和消費(fèi)國。由于鋁合金具有優(yōu)異的物理化學(xué)和機(jī)械加工等性能，已廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸、輕工建材等領(lǐng)域，全國每年加工處理鋁合金約1300萬噸，僅佛山市每年加工的鋁合金就達(dá)到350萬噸，產(chǎn)值超過1000億元。然而，鋁合金在潮濕、含工業(yè)氣體、燃料氣體、鹽分和塵埃大氣等環(huán)境中使用時(shí)極易發(fā)生點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞等，限制其應(yīng)用范圍，縮短鋁合金的使用壽命。為滿足工業(yè)的不同要求和延長其使用壽命，金屬表面往往需要進(jìn)行裝飾和保護(hù)性處理。迄今為止用于金屬表面處理中最成功的技術(shù)、一直是擁有百年歷史的一種傳統(tǒng)加工工藝——鉻酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化(鈍化)，該技術(shù)廣泛應(yīng)用于航天航空、電子、汽車、制藥、印刷、機(jī)械、化工、食品加工等工業(yè)領(lǐng)域的多種金屬及合金的保護(hù)。
[0003]近年來的研究調(diào)查表明，鉻酸鹽易在人體內(nèi)積聚而導(dǎo)致皮膚潰瘍、扁平上皮癌、肉瘤和乳腺癌等多種疾病，是一種毒性極強(qiáng)的致癌物質(zhì)，尤其是鉻酸鹽不像氰化物那樣容易被分解處理，金屬表面鉻酸鹽處理技術(shù)在生產(chǎn)、廢水排放、廢渣、產(chǎn)品使用每個(gè)環(huán)節(jié)都對環(huán)境和人類產(chǎn)生強(qiáng)烈而致命的健康危害。
[0004]根據(jù)我國對鍍鉻車間工作工人的職業(yè)健康調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于吸入大量鉻(酸)霧，有的工人鼻梁軟骨腐爛，有的工人被查出患有白血病。一公斤鉻酸滲入地下，將使五公里半徑內(nèi)的地下水會(huì)受到污染成為致癌的毒水。當(dāng)今世界電子電氣產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展及其產(chǎn)品設(shè)備更新?lián)Q代速度的加快，大量電子垃圾的產(chǎn)生已經(jīng)給全球生態(tài)環(huán)境和非可持續(xù)資源的再生利用造成了嚴(yán)重危害。在這方面，金屬表面鉻酸鹽處理的廢棄產(chǎn)品對環(huán)境和人類健康的影響表現(xiàn)得尤其嚴(yán)重。`
[0005]金屬腐蝕對武器裝備的作戰(zhàn)性能、安全性、可靠性和使用壽命以及國防建設(shè)有著廣泛而重要的影響。鉻酸鹽處理是金屬腐蝕保護(hù)最常見的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理工藝，國防工業(yè)上廣泛應(yīng)用。尤其是極端條件以及熱帶和海洋性氣候環(huán)境下、武器裝備及各種金屬零件的腐蝕保護(hù)，鉻酸鹽金屬表面處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用。例如，美國海軍每年用于戰(zhàn)斗機(jī)腐蝕保護(hù)而采用鉻酸鹽處理維護(hù)費(fèi)用超過十億美元。因此，美國海軍每年都投入大量經(jīng)費(fèi)用于高強(qiáng)度鋁合金的無鉻轉(zhuǎn)化膜研究。
[0006]與鋼鐵材料相比較，鋁合金材料具有強(qiáng)度高、耐蝕性好的優(yōu)點(diǎn)，因而在航空領(lǐng)域上的使用量上占很大的比例。鉻酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化處理作為一種提高金屬材料耐蝕性的工藝方法，一直是航空器中鋁及鋁合金零件使用最普遍、最有效和最經(jīng)濟(jì)的方法之一。
[0007]鋁合金鉻酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化處理工藝在飛機(jī)制造工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，無論是國外還是國內(nèi)戰(zhàn)斗機(jī)的制造，這種工藝都在大量使用。例如，由于使用環(huán)境的惡劣，被用于機(jī)身建造的高強(qiáng)度鋁合金必須采用鉻酸鹽進(jìn)行表面處理。在美國Oklahoma州的Tinker空軍基地每天產(chǎn)生一百四十萬加侖含鉻的表面處理工業(yè)廢水。西安作為國家航空航天產(chǎn)業(yè)基地，其航天航空鋁合金表面處理一直采用鉻酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化處理技術(shù)。因此，技術(shù)先進(jìn)、環(huán)保節(jié)能的鋁合金表面無鉻轉(zhuǎn)化膜處理技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用和推廣對于節(jié)約能源、促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。
[0008]迄今為止，建筑用鋁及其合金型材一般通過形成化學(xué)轉(zhuǎn)化膜來保護(hù)其表面(鈍化處理)。目前應(yīng)用最為廣泛的鋁及其合金的表面化學(xué)轉(zhuǎn)化膜仍然是有近百年歷史的六價(jià)鉻轉(zhuǎn)化膜(鉻酸鹽膜)，如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)的鈍化工藝流程示意圖，包括除油、水洗1、水洗2、鉻化、水洗3、水洗4以及烘干步驟，該鈍化處理工藝采用鉻酸鹽為鈍化液，采用含氟的促進(jìn)劑，具有鉻酸鹽成本低廉、鈍化膜有良好的附著力和抗腐蝕能力、工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)，通常亦作為其它轉(zhuǎn)化膜技術(shù)的衡量標(biāo)準(zhǔn)[鋁合金國標(biāo)GB-5237.4-2004]。但是，由于鉻酸鹽鈍化處理液中含有對人體及環(huán)境極為有害的有毒致癌元素六價(jià)鉻，不僅金屬表面防腐處理過程中會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和人體傷害，而且鈍化膜中的六價(jià)鉻還將導(dǎo)致被處理產(chǎn)品在日后使用及廢棄時(shí)對環(huán)境造成二次污染。因此，歐美等發(fā)達(dá)國家已明令禁止在金屬表面處理過程中使用有鉻工藝。2003年2月13日，歐盟發(fā)布了“報(bào)廢電子電氣設(shè)備指令”和“關(guān)于在電子電氣設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令”，這兩個(gè)限制性的文件就是所謂的“RoHS指令”。RoHS指令的生效使得鉻酸鹽在金屬處理中的使用最終將被禁止。我國電子工業(yè)部也在2002年3月6日宣布，擬從2002年7月起對致癌化合物六價(jià)鉻(鉻酸鹽)實(shí)行限量使用，并與歐盟同步在2006年7月 前取消使用鉻酸鹽。一系列政府政策的出臺和實(shí)施，使鋁和鋁合金生產(chǎn)企業(yè)陷入生死存亡的境地，也促使鋁和鋁合金無鉻鈍化技術(shù)的研究成為熱點(diǎn)。
[0009]關(guān)于鋁和鋁合金的無鉻鈍化技術(shù)的研究已經(jīng)有近三十年的歷史，得到了許多積極性結(jié)果，如鋯鈦系無鉻鈍化、鑰鹽系無鉻鈍化、稀土鹽系無鉻鈍化、有機(jī)硅烷系無鉻鈍化等。鑰鹽系無鉻鈍化成本很高，只能用于特種材料制備；鋯鹽、鈦鹽、鈰鹽作為鈍化劑形成的鈍化膜一般很薄(100mg/m2以下)，常用于易拉罐等對鈍化膜要求很低的材料制備；有機(jī)硅烷系無鉻鈍化還處于實(shí)驗(yàn)室初步探索階段。對于鋁合金鈍化膜來說，國標(biāo)(GB5237.4-2004)要求，鈍化膜厚度要達(dá)到200mg/m2以上、同時(shí)滿足耐鹽霧腐蝕、耐濕熱性、耐沸水、沖擊、彎曲、杯突試驗(yàn)等指標(biāo)要求。目前文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)的無鉻鈍化研究結(jié)果，由于鈍化膜附著力低、或耐蝕性差、或成本高、或鈍化液穩(wěn)定性差等原因，均不適用于大規(guī)模鋁合金無鉻鈍化的要求，還沒有一種無鉻鈍化工藝能夠代替鋁合金鉻酸鹽鈍化工藝，使得鋁合金無鉻鈍化技術(shù)未能在國內(nèi)外實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。因此，研究和開發(fā)環(huán)保型鋁合金無鉻鈍化新技術(shù)以替代現(xiàn)行鉻酸鹽鈍化工藝勢在必行。
[0010]二、國內(nèi)外現(xiàn)行鈍化藥品的技術(shù)現(xiàn)狀
[0011]長期以來，人們已經(jīng)認(rèn)識到了含鉻鈍化技術(shù)從鋁合金生產(chǎn)、使用和廢棄處理全過程嚴(yán)重的鉻污染，實(shí)現(xiàn)鋁合金表面無鉻鈍化處理是鋁合金制造業(yè)追求的目標(biāo)。為滿足工業(yè)界對無鉻鈍化技術(shù)的需求，研究人員開展了大量的研究工作，在近三十年的鋁及其合金表面無鉻鈍化的工藝技術(shù)研究中，產(chǎn)生了多種鋁及鋁合金無鉻鈍化處理的研究結(jié)果，如鋯鈦系無鉻鈍化、鑰鹽系無鉻鈍化、稀土鹽系無鉻鈍化、有機(jī)硅烷系無鉻鈍化等。這些國內(nèi)外已有的報(bào)道，要么僅進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室研究，要么雖然進(jìn)行了中試，但由于結(jié)果不理想而放棄。目前還沒有一種研究結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)鋁合金的規(guī)?；瘧?yīng)用。
[0012]I)錯(cuò)鈦系無鉻鈍化技術(shù):[0013]由美國Amchem Products Inc.等在20世紀(jì)80年代初首先提出，隨后德國Henkel、日本Parker等公司開展了大量研究。鋯鈦基無鉻鈍化液主要含有H2ZrF6和H2TiF6。鋁合金在該處理液發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)和水解作用，生成的轉(zhuǎn)化膜是鋯和鈦、氟鋁鉻合物等組成的混合夾雜物膜，從而增強(qiáng)涂層與基體的結(jié)合力，并提高耐腐蝕性能。
[0014]鋯鈦系處理鋁合金時(shí)其化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的耐腐蝕能力同鉻酸鹽膜接近，能夠防止鋁合金的腐蝕。兵器部第五九研究所研制的鋯系無鉻鈍化液對鋁合金輪轂鍍膜表明，漆膜和鋁基材的結(jié)合力達(dá)一級，耐中性鹽霧試驗(yàn)500h。郭瑞光等研究了鈦酸鹽溶液在鋁合金表面轉(zhuǎn)化膜的防腐蝕性能。經(jīng)鈦基鈍化處理的鋁合金經(jīng)過336h的鹽霧實(shí)驗(yàn)后表面無點(diǎn)蝕發(fā)生，表明鈦酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜對鋁合金表面具有良好的腐蝕保護(hù)效果。
[0015]目前的研究表明，單獨(dú)使用鋯或鈦系無機(jī)鹽時(shí)，因鈍化液是含氟體系，生產(chǎn)過程中不穩(wěn)定，槽液易分解失效；作為規(guī)?；療o鉻鈍化成膜技術(shù)處理鋁合金有待進(jìn)一步研究。
[0016]2)鑰酸鹽系無鉻鈍化技術(shù):
[0017]鑰與鉻同屬VIA族，具有相近的物理化學(xué)性質(zhì)。鑰酸鹽是一種低毒無機(jī)酸鹽，利用鑰酸鹽替代傳統(tǒng)鉻酸鹽已開展了大量研究。Hinton等將鋁合金浸潰在鑰酸鈉溶液中，產(chǎn)生一種金黃色帶藍(lán)色鑰酸鹽轉(zhuǎn)化膜，以提高鋁合金的防護(hù)性能。王成等采用同樣的浸潰法在LY12鋁合金表面獲得了深黃色的鑰酸鹽耐蝕轉(zhuǎn)化膜。在3.5wt%NaCl溶液中腐蝕程度大大降低，21天浸泡后無點(diǎn)蝕發(fā)生。楊玉香等研究了鑄鋁合金的鑰酸鹽黑色轉(zhuǎn)化膜。重鉻酸鉀點(diǎn)滴試驗(yàn)表明，膜的耐蝕性為40s。
[0018]雖然這些研究表明鑰酸鹽替代鉻酸鹽成膜具有一定耐蝕效果，但與鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜技術(shù)相比，單獨(dú)使用鑰酸鹽成膜防護(hù)性能較差，而且鑰鹽系無鉻鈍化成本很高，只能用于軍工等特種材料制備，不適于規(guī)模化鋁合金的表面鈍化處理。
[0019]3 )稀土鹽無鉻鈍化技術(shù):
[0020]澳大利亞Hintom和Arnott等用Ce3+作為AA7075鋁合金在NaCl溶液中的緩蝕劑，AA7075鋁金的腐蝕速率降低到了原來的1/10。而且若預(yù)先將試樣放入lg/L CeCl3溶液中浸潰處理一定時(shí)間，再轉(zhuǎn)入0.lmol/L NaCl溶液中，試樣的腐蝕同樣大為減輕。未經(jīng)鈰鹽處理的AA7075鋁合金的腐蝕速率為5.9 μ g/ (m2.s)，經(jīng)鈰鹽處理后僅為0.2 μ g/ (m2.s)，這是由于鋁合金表面發(fā)生鈍化，形成了耐腐蝕的稀土鈍化膜的緣故。美國的Mansfeld等開發(fā)出了鈰-鑰聯(lián)合鈍化處理工藝，經(jīng)此工藝處理的鋁合金在0.5mol/L NaCl溶液中連續(xù)浸泡60天仍不發(fā)生點(diǎn)蝕，其耐蝕性已超過傳統(tǒng)的鉻酸鹽鈍化處理。在AA2014鋁合金、AA2024鋁合金、AA5083鋁合金、AA2090以及AA8090鋁合金上的研究也證實(shí)了稀土轉(zhuǎn)化膜對這些材料防蝕的有效性。經(jīng)稀土鈍化處理的鋁合金，不僅抗均勻腐蝕的能力顯著增大，而且抗局部腐蝕的能力也明顯提高。國內(nèi)在鋁合金稀土鈍化方面的研究起步較晚。李久青等開發(fā)出P5、SRE和T2/T7鋁合金的三種稀土鈍化工藝。經(jīng)SRE工藝處理后，耐蝕性可經(jīng)受360h的中性鹽霧試驗(yàn)。經(jīng)T2/T5工藝處理的工業(yè)純鋁和LF6鋁合金的腐蝕極化電阻比未處理時(shí)提高十多倍，在3.5wt%NaCl溶液中浸泡21d不發(fā)生點(diǎn)蝕，并可承受504h以上的中性鹽霧試驗(yàn)，而通常鉻酸鹽處理后的鋁合金最多只要求承受336h的中性鹽霧試驗(yàn)，故經(jīng)該稀土鈍化工藝處理的鋁合金已超過了鉻酸鹽鈍化處理的耐蝕性標(biāo)準(zhǔn)。石鐵等在LF21表面上形成了可承受了 400h以上的中性鹽霧實(shí)驗(yàn)的鈰鹽轉(zhuǎn)化膜。于興文等對LY12鋁合金進(jìn)行了稀土二次鈍化研究，所獲得的稀土雙層膜的耐蝕性明顯優(yōu)于一次鈍化的單層膜。[0021 ] 雖然稀土無鉻鈍化技術(shù)取得了一定進(jìn)展，但由于對稀土無機(jī)鹽的毒性及其對環(huán)境的影響一直無法有效解決。
[0022]4)有機(jī)硅烷系無鉻鈍化技術(shù):
[0023]有機(jī)硅烷系處理所產(chǎn)生的表面膜優(yōu)于鉻酸鹽膜。Beccaeia等將純Al在80°C含有
0.5被％的偏氧丙基甲氧基硅烷(MAOS)的水溶液中浸泡15min，提高了對Al的全面腐蝕和局部腐蝕的抑制。王秀華等在LY12鋁合金基體表面成功制備了甲基三乙氧基硅烷(MTEOS)/正硅酸乙酯(TEOS)雜化膜。該雜化膜具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，且n (MTEOS):n (TEOS) =3:1時(shí)，涂層的耐腐蝕性能最好。蘇紅來等研究了不同硅烷處理LY12鋁合金耐蝕性能。指出硅烷提高了膜與鋁基體結(jié)合力和鋁合金的防腐蝕性能。Chu等研究發(fā)現(xiàn)GPTMS可以增加膜的密度和提高聚合物基體間的結(jié)合力。Metrok等研究GPTMS - TEOS膜，指出有機(jī)物含量和水解比率對有機(jī)修改的硅酸鹽膜(Ormosil膜)的耐蝕性能有重要影響。但是，點(diǎn)蝕使膜形成了親水基團(tuán)，硅烷膜的耐鹽霧性能較差。Van Ooij等認(rèn)為加入膠連劑可以形成更稠密的硅氧烷膜，減少與濕氣的反應(yīng)。Zand1-zand等以雙酚A為膠連劑獲得了均勻的、無缺陷的、稠密的GPTMS - TEOS膜，提高了鋁合金的耐蝕性。
[0024]目前的研究表明，由于有機(jī)硅烷系無鉻鈍化液存在成本高、溶劑易揮發(fā)或腐蝕性強(qiáng)等諸多原因，其最終工業(yè)化還面臨許多困難需要解決。
[0025]5 )有機(jī)物-無機(jī)鹽復(fù)合無鉻鈍化技術(shù):
[0026]有機(jī)-無機(jī)復(fù)合鈍化液與使用單一組分的鈍化液相比，能有效改善耐蝕性能。Deck等研究了丙烯酸和丙烯酰聚合物對氟鈦酸和氟鋯酸轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性能的影響。結(jié)果表明，用7:3丙烯酸/丙烯酰氨聚合物與氟鋯酸混合獲得的鈍化膜的腐蝕電流最低，耐蝕性能相當(dāng)于磷鉻膜。Smit等研`究指出氟鈦酸和氟鋯酸中加入聚丙烯酸或單寧酸可獲得較好的耐蝕性能。Paloumpa等報(bào)道了加入聚乙烯吡咯的氟鈦酸和氟鋯酸可獲得極好的腐蝕抑制。但目前上述研究尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。
[0027]6 )錳酸鹽無鉻鈍化技術(shù)
[0028]林生嶺等研究了純鋁及LY12鋁合金表面錳酸鹽和鑰酸鹽的化學(xué)復(fù)合轉(zhuǎn)化膜。結(jié)果A1、LY12A1在3.5wt%NaCl溶液中的防腐蝕性能大為提高。陳東初等以鑰酸鹽、高錳酸鹽作為成膜氧化劑，研究了鋁合金LY12化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性能，轉(zhuǎn)化膜在3.5wt%NaCl溶液腐蝕介質(zhì)中經(jīng)70h浸泡后只有少量蝕點(diǎn)。Al合金在KMnO4與鋯鈦系無機(jī)鹽混合的溶液中經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚硪部尚纬闪己玫霓D(zhuǎn)化膜。日本專利特開平11236082介紹了能提供良好耐蝕性和涂層附著力的鋁合金鈍化處理液，主要成分為高錳酸鹽、水溶性鋯化合物及水溶性鈦化合物。經(jīng)過鈍化處理后，鋁合金基體上可形成含錳等2種以上重金屬元素化合物的無機(jī)復(fù)合鈍化膜。
【發(fā)明者】認(rèn)為這是鈍化膜耐蝕性得以進(jìn)一步提高的關(guān)鍵。
[0029]未來的鋁合金表面無鉻鈍化技術(shù)發(fā)展方向?qū)⑥D(zhuǎn)向研究多種金屬鹽形成的無機(jī)復(fù)合轉(zhuǎn)化膜、有機(jī)物與金屬鹽形成的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合轉(zhuǎn)化膜、以有機(jī)物如硅烷偶聯(lián)劑為主的有機(jī)復(fù)合轉(zhuǎn)化膜等。但是， 申請人:認(rèn)為:相比無機(jī)鹽復(fù)合轉(zhuǎn)化膜而言，雖然有機(jī)物鈍化膜是一種未來表面預(yù)處理的方向性技術(shù)，其成為主流技術(shù)還存在著諸如成本、溶劑揮發(fā)污染等多種因素制約，有很長的路要走。發(fā)展由多種金屬鹽形成的無機(jī)復(fù)合轉(zhuǎn)化膜新技術(shù)更適合我國當(dāng)前的國情。
[0030]本發(fā)明提出一種鋁合金無鉻鈍化新技術(shù)，采用含鋯酸鹽-鈦酸鹽-螯合劑-緩蝕劑的復(fù)配鈍化液，鈍化操作溫度在5-35°C的寬范圍，鈍化液性能穩(wěn)定，不含鉻元素，經(jīng)該技術(shù)處理的鋁合金完全能達(dá)到國標(biāo)(GB5237.4-2004)對鈍化膜耐鹽霧腐蝕、耐濕熱性、耐沸水、沖擊、彎曲、杯突試驗(yàn)等指標(biāo)的要求，成本比現(xiàn)有鈍化工藝降低。本技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，將解決鋁合金鈍化、使用和廢棄處理過程的鉻污染問題，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、低成本的無鉻鈍化新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。技術(shù)特點(diǎn)為:通過鋯酸鹽-鈦酸鹽-螯合劑-緩蝕劑的協(xié)同作用產(chǎn)生無鉻鈍化膜，在生產(chǎn)過程中，鈍化液不含高污染的鉻元素，可降低污染；鈍化液性能穩(wěn)定，可以長期使用；鈍化操作溫度在5-35°C的寬范圍，適用性廣，而一般鉻化操作溫度在20°C以上，因此，新技術(shù)在較冷環(huán)境操作無需加熱，節(jié)約大量能源；工藝操作簡單，廢水處理容易，更容易實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)；成本低于現(xiàn)有鉻鹽鈍化工藝，是一項(xiàng)節(jié)能環(huán)保、有著重大戰(zhàn)略意義的新技術(shù)。
[0031]本發(fā)明的研究開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，有著十分重大的戰(zhàn)略意義。首先，徹底解決了鋁合金表面處理及在日后使用及廢棄時(shí)鉻污染的歷史，實(shí)現(xiàn)了真正的無鉻鈍化預(yù)處理，解決了幾十年來的世界難題，將引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展，產(chǎn)生深遠(yuǎn)的社會(huì)效益；其次，本發(fā)明的實(shí)施，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。隨著無鉻鋁合金的產(chǎn)量加大，產(chǎn)品可以逐步進(jìn)入國際市場，擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)效益；該技術(shù)的產(chǎn)生，使我國鋁合金的表面處理技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位，徹底消除了發(fā)達(dá)國家的技術(shù)壁壘，提升我國鋁及鋁合金產(chǎn)品在國際市場的競爭力，使我國成為世界鋁合金制造的強(qiáng)國。
[0032]本發(fā)明的研究表明，鋯酸鹽-鈦酸鹽鈍化膜耐腐蝕能力顯著提高，但仍然采用含氟體系，鈍化液不穩(wěn)定，在使用過程出現(xiàn)渾濁，加入螯合劑和緩蝕劑后，能夠解決鈍化液穩(wěn)定性問題。研究結(jié)果表明 ，本發(fā)明能突破鋁合金無鉻鈍化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低成本、無污染的無鉻鈍化規(guī)?；a(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0033]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種降低污染、性能穩(wěn)定、不含鉻元素的鋁合金鈍化劑。
[0034]本發(fā)明還提供一種采用鋁合金無鉻劑的處理工藝系統(tǒng)，節(jié)約用水，工藝操作簡單，廢水處理容易，更容易實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。
[0035]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0036]—種鋁合金無鉻鈍化劑,包括氟鈦酸、氟鋯酸、緩蝕劑和螯合劑的水溶液，以鈍化劑的體積為基準(zhǔn)，所述氟鈦酸的濃度為2.0-3.0g/L，所述氟鋯酸的濃度為2.0-3.0g/L，所述緩蝕劑的濃度為4.0-6.0g/L，所述螯合劑的濃度為6.0-8.0g/L。
[0037]優(yōu)選的，所述鈍化劑中緩蝕劑為乙二醇、丙三醇和山梨醇中的一種或幾種。
[0038]優(yōu)選的，所述鈍化劑中螯合劑為三乙醇胺、乙二胺四乙酸、三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、偏磷酸鈉、氨基三甲叉磷酸、膦?；⊥槿人嶂械囊环N或幾種。
[0039]鋁合金無鉻鈍化處理系統(tǒng)，包括生產(chǎn)系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、氣攪拌系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、反向串聯(lián)廢水回收處理系統(tǒng)以及補(bǔ)水系統(tǒng)；
[0040]所述生產(chǎn)系統(tǒng)，由經(jīng)玻璃鋼防腐處理的1#工作槽、2#不流動(dòng)水洗槽、3#流動(dòng)水洗槽、4#流動(dòng)水洗槽、5#無鉻鈍化槽、6#流動(dòng)水洗槽和7#流動(dòng)水洗槽組成，所述1#工作槽用于除油、去氧化膜、刻蝕及去毛刺，所述5#無鉻鈍化槽為主工作槽，用于鋁合金的鈍化，所述2#不流動(dòng)水洗槽、3#流動(dòng)水洗槽、4#流動(dòng)水洗槽、6#流動(dòng)水洗槽和7#流動(dòng)水洗槽用于水洗鋁合金表面的殘留鋁合金無鉻鈍化劑；
[0041]所述加熱系統(tǒng)，由蒸汽加熱管和10#閥門組成，所述蒸汽加熱管設(shè)置于所述5#無鉻鈍化槽的兩側(cè)，所述蒸汽加熱管用于加熱所述5#無鉻鈍化槽；
[0042]反向串聯(lián)廢水回收處理系統(tǒng)，由3#流動(dòng)水洗槽、4#流動(dòng)水洗槽、6#流動(dòng)水洗槽、7#流動(dòng)水洗槽、8#沉淀槽、耐酸泵、過濾器、5#閥門、6#閥門、7#閥門、8#閥門、9#閥門和相應(yīng)管道組成，所述廢水處理處理系統(tǒng)用于凈化所述3#流動(dòng)水洗槽、4#流動(dòng)水洗槽、6#流動(dòng)水洗槽及7#流動(dòng)水洗槽，實(shí)現(xiàn)廢水循環(huán)利用；
[0043]所述氣攪拌系統(tǒng)，由空壓機(jī)、氣管道、1#閥門、2#閥門和3#閥門組成，所述加熱系統(tǒng)用于均勻攪拌所述1#工作槽、5#無鉻鈍化槽以及8#沉淀槽；
[0044]所述過濾系統(tǒng)，由3#流動(dòng)水洗槽、4#流動(dòng)水洗槽、6#流動(dòng)水洗槽、7#流動(dòng)水洗槽、5#鈍化槽、8#沉淀槽、耐酸泵、過濾器、5#閥門、6#閥門、7#閥門、8#閥門、9#閥門和相應(yīng)管道組成，所述過濾系統(tǒng)用于過濾所述5#無鉻鈍化槽，以及所述3#流動(dòng)水洗槽、4#流動(dòng)水洗槽、6#流動(dòng)水洗槽、7#流動(dòng)水洗槽。
[0045]所述補(bǔ)水系統(tǒng)，由1#工作槽、2#不流動(dòng)水洗槽、4#單向閥和11#閥門組成，所述補(bǔ)水系統(tǒng)用于將2#不流動(dòng)水洗槽中的鋁合金無鉻鈍化劑回收至1#工作槽，并向2#不流動(dòng)水洗槽補(bǔ)水。
[0046]優(yōu)選的，5#無鉻鈍化槽加入鋁合金無鉻鈍化劑后，開啟2#閥門，攪拌均勻；8#沉淀槽加生石灰前，關(guān)閉7#閥門、8#閥門以及9#閥門，開啟氣攪拌3#閥門，將生石灰加入8#沉淀槽，邊加 邊攪拌邊測pH值，至pH值接近8.0時(shí)，停止加入生石灰和攪拌。
[0047]優(yōu)選的，所述5#鈍化槽加熱時(shí)，開啟10#閥門，加熱至15-30°C;由10#閥門，自動(dòng)控制鈍化溫度在15-30°C之間。
[0048]優(yōu)選的，所述反向串聯(lián)廢水回收處理系統(tǒng)的操作方法為:關(guān)閉所述5#閥門及6#閥門，開啟7#閥門、8#閥門及9#閥門；啟動(dòng)耐酸泵，將8#沉淀槽的水洗液經(jīng)過濾器過濾后，抽至7#流動(dòng)水洗槽，然后經(jīng)3#流動(dòng)水洗槽，自流回所述8#沉淀槽，完成水洗槽的循環(huán)過濾，當(dāng)水洗液的PH值低于5.0時(shí)，停止耐酸泵，關(guān)閉所述7#閥門、所述8#閥門以及所述9#閥門，開啟氣攪拌3#閥門，將生石灰加入8#沉淀槽，邊加邊攪拌，邊測PH值，至PH值接近8.0時(shí)，停止加藥和攪拌，靜置I小時(shí)，重新啟動(dòng)廢水處理系統(tǒng)，完成清洗廢水的循環(huán)再生利用。
[0049]優(yōu)選的，所述5#鈍化槽的過濾再生操作方法為:關(guān)閉7#閥門及8#閥門，清洗耐酸泵、過濾器及管道；開啟5#閥門及6#閥門；啟動(dòng)耐酸泵，循環(huán)過濾5#無鉻鈍化槽，至清澈見底為止，完成鈍化液再生。
[0050]優(yōu)選的，所述補(bǔ)水系統(tǒng)的操作方法為:當(dāng)1#工作槽和2#不流動(dòng)水洗槽中的液位不夠時(shí)，開啟11#閥門給2#不流動(dòng)水洗槽補(bǔ)水，回收的除油液經(jīng)4#單向閥回收至1#工作槽，完成除油液回收和補(bǔ)水。
[0051]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于:
[0052]1、本發(fā)明的鋁合金無鉻鈍化劑，從源頭徹底消除了鉻鹽對水質(zhì)的污染；降低溶鋁量，減少表面上粉，延長槽液壽命；鈍化速度是鉻鹽的三倍以上，提高了生產(chǎn)效率。
[0053]2、本發(fā)明的鋁合金無鉻鈍化處理系統(tǒng)，操作簡單，節(jié)能環(huán)保，廢水處理容易，易于大規(guī)模生產(chǎn)，徹底結(jié)束了鋁合金表面處理、使用和廢棄處理過程的鉻污染，解決了多年來制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0054]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0055]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的鈍化工藝流程示意圖；
[0056]圖2是本發(fā)明鋁合金無鉻鈍化處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0057]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0058]一種鋁合金無鉻鈍化劑，包括氟鈦酸、氟鋯酸、緩蝕劑和螯合劑，氟鈦酸與氟鋯酸(50wt.%)濃度為2.0-3.0g/L,緩蝕劑為濃度為4.0-6.0g/L,螯合劑的濃度為6.0-8.0g/L。鈍化劑中緩蝕劑為乙二醇、丙三醇和山梨醇中一種或多種。鈍化劑中螯合劑為三乙醇胺、乙
二胺四乙酸、三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、偏磷酸鈉、氨基三甲叉磷酸、膦酰基丁烷三羧酸中的一種或幾種。
[0059]在本發(fā)明中，選用氟鈦酸和氟鋯酸作為主要的鈍化成分，其電離、水解與鈍化反應(yīng)為(氟鋯酸類同):
[0060]H2TiF6=2H++TiF廣(氟鈦酸電離)(1)
[0061 ] 3TiF62>6H20=Ti (OH) 3F廣+Ti (OH) 2F421-+Ti (OH) F廣+6Η++6f- (2)
[0062](氟鈦酸水解)
[0063]按(2)式，氟鈦酸和氟鋯酸的水溶液不穩(wěn)定，易水解成一羥基、二羥基和三羥基氟鈦酸和氟鋯酸根，同時(shí)釋放出H+和F_，使槽液pH值下降，F(xiàn)_濃度增加；若提高pH值，按(2)式，反應(yīng)向右邊移動(dòng)。當(dāng)PH值大于4.5時(shí)，三羥基氟鈦酸和氟鋯酸進(jìn)一步水解，出現(xiàn)渾濁沉淀:
[0064]Ti (OH)3F32_+H20=Ti (OH)4 I +H++3F_ (氟鈦酸分解、析出氫氧化鈦)(3)
[0065]當(dāng)槽液中放入鋁合金時(shí)，氟鈦酸和氟鋯酸與鋁反應(yīng)，Ti被還原:
[0066]A1203+12F_+3H20=2A1F63_+60H_ (氧化膜被溶解，pH 值升高)(4)
[0067]4Al+3Ti(0H)3F32>9H+=3Ti+AlF63-+3f-+3Α13++9Η20 (Ti 被還原)(5)
[0068]6F_+A13+=A1F63_ (氟與鋁反應(yīng)形成氟鋁酸根)(6)
[0069]為了保證鋁合金長期使用，必須進(jìn)行鈍化和噴涂處理。鈍化噴涂的目的是為了提高鋁合金的耐蝕性、其表面抗污染能力及其色澤度和耐光、耐候性，因此鈍化的附著力是十分重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。目前國內(nèi)外普遍使用的工藝是鉻酐為主體的六價(jià)鉻鈍化液，其鈍化工藝條件為:
[0070]PH 值:1.8-2.2[0071]溫度:25-35度
[0072]時(shí)間:2-5分鐘
[0073]CrO3:3-8g/L (7)
[0074]所用水為去離子水。
[0075]采用氟鈦酸和氟鋯酸鈍化，其沉積成分為鈦和鋯，徹底無毒，正好適應(yīng)鋁合金日益深入人類日常生活各方面的大趨勢。但如何用好氟鈦酸和氟鋯酸，技術(shù)難度非常大。
[0076]按(3)式，pH值升高，氟鈦酸和氟鋯酸分解出氫氧化鈦，槽液渾濁。按(2)式，氟鈦酸和氟鋯酸水解，電離出F_;按(4) (5)反應(yīng)生成氟鋁鉻合物，釋放0H_，pH升高，當(dāng)pH值超過4.5時(shí)，生成Ti (OH) 4和Al2 (OH) 3F3混合物，型材表面產(chǎn)生粉霜，槽液渾濁。
[0077]按(5 )和(6 )式，鋁合金進(jìn)入氟鈦酸和氟鋯酸槽液后，鋁被溶解，形成氟鋁酸鹽，鈦被置換還原，沉積在鋁合金表面，形成金屬鈦的復(fù)合膜，完成鈍化。
[0078]本發(fā)明中，選用緩蝕劑和螯合劑，與氟鈦酸和氟鋯酸配伍，解決高氟、低PH值下的鋁合金上粉和槽液渾濁難題；緩蝕劑，選用乙二醇，丙三醇和山梨醇等；螯合劑，是指能有效螯合金屬陽離子、使之不易從槽液中分解析出的一類藥劑，按(3)- (6)式，加入螯合劑后，Ti (OH)4和Al2 (OH)3F3不易生成，槽液穩(wěn)定，鋁合金不易上粉，但會(huì)降低鈍化速度。在低PH值、高氟、鋁離子不斷升高的惡劣條件下，要保持槽液清晰，螯合劑螯合住Al3+和Ti4+，難度的確不小。在分析堿蝕和氧化槽液時(shí)，為了分析Al3+濃度，一般加氟化鉀，用F-打開Al3+與配位體的鉻合鍵，才測出鋁離子濃度。所以，在氟鈦酸和氟鋯酸槽液中，由于氟太高，一般的鉻合物和螯合物，鍵能不夠，不足以螯合住Al3+和Ti4+，槽液易渾濁?？晒┰诟逨—條件下螯合住Al3+和Ti4+的螯合劑，選擇的范圍有限。
[0079]實(shí)施例1
[0080]在本實(shí)施例中，氟鈦酸和氟鋯酸(50wt.%) 2.5g/L ;乙二醇5.0g/L,三聚磷酸鈉7.0g/L，工作溫度為25。。，pH值為3.5，鈍化時(shí)間60s。
[0081]實(shí)施例2
[0082]在本實(shí)施例中，氟鈦酸和氟鋯酸(50wt.%) 2.5g/L ;丙三醇5.0g/L,三聚磷酸鈉7.0g/L，工作溫度為25。。，pH值為3.5，鈍化時(shí)間60s。
[0083]實(shí)施例3
[0084]在本實(shí)施例中，氟鈦酸和氟鋯酸(50wt.%) 2.5g/L ;山梨醇5.0g/L,三聚磷酸鈉7.0g/L，工作溫度為25。。，pH值為3.5，鈍化時(shí)間60s。
[0085]實(shí)施例4
[0086]在本實(shí)施例中，氟鈦酸和氟鋯酸(50wt.%)2.5g/L ;丙三醇5.0g/L,三乙醇胺7.0g/L，工作溫度為25°C，pH值為3.5，鈍化時(shí)間60s。
[0087]實(shí)施例5
[0088]在本實(shí)施例中，氟鈦酸和氟鋯酸(50wt.%)2.5g/L;丙三醇5.0g/L，乙二胺四乙酸7.0g/L，工作溫度為25。。，pH值`為3.5，鈍化時(shí)間60s。
[0089]實(shí)施例6
[0090]在本實(shí)施例中，氟鈦酸和氟鋯酸(50wt.%)2.5g/L ;丙三醇5.0g/L，焦磷酸鈉7.0g/L，工作溫度為25。。，pH值為3.5，鈍化時(shí)間60s。
[0091]實(shí)施例7[0092]在本實(shí)施例中，氟鈦酸和氟鋯酸(50wt.%)2.5g/L ;丙三醇5.0g/L，偏磷酸鈉7.0g/L，工作溫度為25。。，pH值為3.5，鈍化時(shí)間60s。
[0093]實(shí)施例8
[0094]在本實(shí)施例中，氟鈦酸和氟鋯酸(50wt.%) 2.5g/L ;丙三醇5.0g/L,氨基三甲叉磷酸7.0g/L，工作溫度為25。。，pH值為3.5，鈍化時(shí)間60s。
[0095]實(shí)施例9
[0096]在本實(shí)施例中，氟鈦酸和氟鋯酸(50wt.%) 2.5g/L ;丙三醇5.0g/L,膦?；⊥槿人?.0g/L，工作溫度為25。。，pH值為3.5，鈍化時(shí)間60s。
[0097]實(shí)施例10
[0098]在本實(shí)施例中，氟鈦酸和氟鋯酸(50wt.%) 2.0g/L ;丙三醇5.0g/L,膦?；⊥槿人?.0g/L，工作溫度為25。。，pH值為3.5，鈍化時(shí)間60s。
[0099]實(shí)施例11
[0100]在本實(shí)施例中，氟鈦酸和氟鋯酸(50wt.%) 3.0g/L ;丙三醇5.0g/L,膦酰基丁烷三羧酸7.0g/L,工作溫度為250C，pH值為3.5，鈍化時(shí)間60s ；
[0101]實(shí)施例12
[0102]在本實(shí)施例中，氟鈦酸和氟鋯酸(50wt.%) 2.5g/L ;丙三醇4.0g/L,膦?；⊥槿人?.0g/L，工作溫度為25。。，pH值為3.5，鈍化時(shí)間60s。
[0103]實(shí)施例13
[0104]在本實(shí)施例中，氟鈦酸和氟鋯酸(50wt.%) 2.5g/L ;丙三醇6.0g/L,膦酰基丁烷三羧酸7.0g/L，工作溫度為25。。，pH值為3.5，鈍化時(shí)間60s。
[0105]實(shí)施例14
[0106]在本實(shí)施例中，氟鈦酸和氟鋯酸(50wt.%) 2.5g/L ;丙三醇5.0g/L,膦?；⊥槿人?.0g/L，工作溫度為25。。，pH值為3.5，鈍化時(shí)間60s。
[0107]實(shí)施例15
[0108]在本實(shí)施例中，氟鈦酸和氟鋯酸(50wt.%) 2.5g/L ;丙三醇5.0g/L,膦?；⊥槿人?.0g/L,工作溫度為250C，pH值為3.5，鈍化時(shí)間60s。
[0109]實(shí)施例16
[0110]在本實(shí)施例中，氟鈦酸和氟鋯酸(50wt.%) 2.5g/L ;丙三醇5.0g/L,膦?；⊥槿人?.0g/L，工作溫度為5°C，pH值為3.5，鈍化時(shí)間240s。
[0111]實(shí)施例17
[0112]在本實(shí)施例中，氟鈦酸和氟鋯酸(50wt.%) 2.5g/L ;丙三醇5.0g/L,膦酰基丁烷三羧酸7.0g/L，工作溫度為15 °C，pH值為3.5，鈍化時(shí)間180s。
[0113]實(shí)施例18
[0114]在本實(shí)施例中，氟鈦酸和氟鋯酸(50wt.%) 2.5g/L ;丙三醇5.0g/L,膦?；⊥槿人?.0g/L，工作溫度為35。。，pH值為3.5，鈍化時(shí)間30s。
[0115]實(shí)施例19
[0116]在本實(shí)施例中，氟鈦酸和氟鋯酸(50wt.%) 2.5g/L ;丙三醇5.0g/L,膦?；⊥槿人?.0g/L，工作溫度為25°C，pH值為2.5，鈍化速度鈍化時(shí)間60s。
[0117]實(shí)施例20[0118]在本實(shí)施例中，氟鈦酸和氟鋯酸(50wt.%) 2.5g/L ;丙三醇5.0g/L,膦?；⊥槿人?.0g/L，工作溫度為25。。，pH值為3.5，鈍化時(shí)間30s。
[0119]實(shí)施例21
[0120]在本實(shí)施例中，氟鈦酸和氟鋯酸(50wt.%) 2.5g/L ;丙三醇5.0g/L,膦酰基丁烷三羧酸7.0g/L，工作溫度為25。。，pH值為4.5，鈍化時(shí)間60s。
[0121]如圖2所示，本發(fā)明的一種鋁合金無鉻鈍化處理系統(tǒng)，其包括生產(chǎn)系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、氣攪拌系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、反向串聯(lián)廢水回收處理系統(tǒng)和補(bǔ)水系統(tǒng)；生產(chǎn)系統(tǒng)，由經(jīng)玻璃鋼防腐處理的1#工作槽、2#不流動(dòng)水洗槽、3#流動(dòng)水洗槽、4#流動(dòng)水洗槽、5#無鉻鈍化槽、6#流動(dòng)水洗槽和7#流動(dòng)水洗槽組成，1#工作槽用于除油、去氧化膜、刻蝕及去毛刺，5#無鉻鈍化槽為主工作槽，用于鋁合金的鈍化，2#不流動(dòng)水洗槽、3#流動(dòng)水洗槽、4#流動(dòng)水洗槽、6#流動(dòng)水洗槽和7#流動(dòng)水洗槽用于水洗鋁合金表面的殘留藥劑；加熱系統(tǒng)，由蒸汽加熱管和10#閥門組成，蒸汽加熱管設(shè)置于所述5#無鉻鈍化槽的兩側(cè)，蒸汽加熱管用于加熱5#無鉻鈍化槽；氣攪拌系統(tǒng)，由空壓機(jī)、管道、1#閥門、2#閥門和3#閥門組成，加熱系統(tǒng)用于均勻攪拌1#工作槽、5#無鉻鈍化槽和8#沉淀槽；反向串聯(lián)廢水回收處理系統(tǒng)，由3#流動(dòng)水洗槽、4#流動(dòng)水洗槽、6#流動(dòng)水洗槽、7#流動(dòng)水洗槽、8#沉淀槽、耐酸泵、過濾器、5#閥門、6#閥門、7#閥門、8#閥門、9#閥門和相應(yīng)管道組成，反向串聯(lián)廢水回收處理系統(tǒng)用于凈化3#流動(dòng)水洗槽、4#流動(dòng)水洗槽、6#流動(dòng)水洗槽和7#流動(dòng)水洗槽，實(shí)現(xiàn)廢水循環(huán)利用；過濾系統(tǒng)，由3#流動(dòng)水洗槽、4#流動(dòng)水洗槽、6#流動(dòng)水洗槽、7#流動(dòng)水洗槽、5#無鉻鈍化槽、8#沉淀槽、耐酸泵、過濾器、5#閥門、6#閥門、7#閥門、8#閥門、9#閥門和相應(yīng)管道組成，過濾系統(tǒng)用于過濾5#無鉻鈍化槽，以及3#流動(dòng)水洗槽、4#流動(dòng)水洗槽、6#流動(dòng)水洗槽、7#流動(dòng)水洗槽。補(bǔ)水系統(tǒng)，由1#工作槽、2#不流動(dòng)水洗槽、4#閥門和11#閥門組成，補(bǔ)水系統(tǒng)用于將2#不流動(dòng)水洗槽中的鋁合金無鉻鈍化劑回收至1#工作槽，并向2#不流動(dòng)水洗槽補(bǔ)水。
[0122]在本發(fā)明中，5#無鉻鈍化槽加入鋁合金無鉻鈍化劑后，開啟2#閥門，攪拌均勻，繼續(xù)生產(chǎn)；8#沉淀槽加生石灰前，關(guān)閉7#閥門、8#閥門以及9#閥門，開啟氣攪拌3#閥門，將生石灰加入8#沉淀槽，邊加邊攪拌，邊測PH值，至PH值接近7.0時(shí)，停止加入生石灰和攪拌。
[0123]在本發(fā)明中，5#無鉻鈍化槽加熱時(shí)，開啟10#閥門，加熱至15_30°C ;由10#閥門，自動(dòng)控制鈍化溫度在15-30°C之間。
[0124]在本發(fā)明中，廢水回收處理系統(tǒng)的操作方法為:關(guān)閉5#閥門及6#閥門，開啟7#閥門、8#閥門及9#閥門；啟動(dòng)耐酸泵，將8#沉淀槽的水洗液經(jīng)過濾器過濾后，抽至7#流動(dòng)水洗槽，然后經(jīng)3#流動(dòng)水洗槽，自流回8#沉淀槽，完成水洗槽的循環(huán)過濾，當(dāng)水洗液的PH值低于5.0時(shí)，停止耐酸泵，關(guān)閉7#閥門、8#閥門、9#閥門，開啟氣攪拌3#閥門，將生石灰加入8#沉淀槽，邊加邊攪拌，邊測PH值，至PH值接近7.0時(shí)，停止加入生石灰和攪拌，靜置I小時(shí)，重新啟動(dòng)反向串聯(lián)廢水回收處理系統(tǒng)，完成清洗廢水的循環(huán)再生利用。
[0125]在本發(fā)明中，5#無鉻鈍化槽的過濾再生操作方法為:關(guān)閉7#閥門及8#閥門，清洗耐酸泵、過濾器及管道；開啟5#閥門及6#閥門；啟動(dòng)耐酸泵，循環(huán)過濾5#無鉻鈍化槽，至清澈見底為止，完成鈍化液再生。
[0126]在本發(fā)明中，補(bǔ)水系統(tǒng)的操作方法為:當(dāng)1#工作槽和2#不流動(dòng)水洗槽中的液位不夠時(shí)，開啟11#閥門給2#不流動(dòng)水洗槽補(bǔ)水，回收的除油液經(jīng)4#單向閥回收至1#槽，完成除油液回收和補(bǔ)水。
[0127]為了保證鋁合金陽極氧化后長期使用，必須進(jìn)行表面處理提高鋁合金的耐蝕性、其表面抗污染能力及其著色膜的色澤度和耐光、耐候性。
[0128]本發(fā)明的鋁合金無鉻鈍化處理系統(tǒng)的工作步驟如下:
[0129]1、生產(chǎn)操作
[0130]I)檢查1#除油槽的工作指標(biāo)在工作范圍。開啟10#閥門，加熱5#無鉻鈍化槽，檢查確認(rèn)各項(xiàng)指標(biāo):
[0131]氟鈦酸和氟錯(cuò)酸(50wt.%)濃度2.0-3.0g/L [0132]緩蝕劑的濃度4_6g/L
[0133]螯合劑濃度6_8g/L
[0134]溫度5-35 °C
[0135]PH 值 2.5-4.5;
[0136]2)開啟7#閥門、8#閥門以及9#閥門，啟動(dòng)耐酸泵，確認(rèn)8#沉淀槽的PH值在5_7之間，循環(huán)8#沉淀槽中的水洗液至7#流動(dòng)水洗槽、6#流動(dòng)水洗槽、4#流動(dòng)水洗槽、3#流動(dòng)水洗槽，再返回沉淀槽；
[0137]3)開始生產(chǎn):
[0138]1#工作槽:在常溫下，除油5-10分鐘，滴流I分鐘；
[0139]2#不流動(dòng)水洗槽:清洗I分鐘，滴流I分鐘；
[0140]3#流動(dòng)水洗槽和4#流動(dòng)水洗槽:清洗I分鐘，滴流I分鐘；
[0141]5#無鉻鈍化槽:鈍化30-240秒，滴流I分鐘；
[0142]6#流動(dòng)水洗槽和7#流動(dòng)水洗槽:清洗I分鐘，滴流I分鐘。
[0143]完成鈍化處理，然后進(jìn)行如下處理:
[0144]4)滴干:將裝料框放置在滴水架上與地面保持呈45-60°傾斜，便于水分流出，必要時(shí)將端頭風(fēng)機(jī)開啟，加快滴水速度。
[0145]5)烘干:烘至水完全干透為止，爐溫控制在70-100°C之間，以水分完全干燥為準(zhǔn)，一般情況下，大料所需時(shí)間為30min-60min，中小料所需時(shí)間為60min_120min。
[0146]6)冷卻:開啟下框區(qū)的風(fēng)機(jī)加快半成品的冷卻后下框，完成噴涂前處理。
[0147]2、無鉻鈍化槽液過濾再生操作
[0148]經(jīng)過長期生產(chǎn)，5#無鉻鈍化槽中的鈍化液可能出現(xiàn)殘?jiān)?，可啟?dòng)過濾系統(tǒng)，對鈍化液過濾再生。操作方法如下:關(guān)閉7#閥門、8#閥門，清洗耐酸泵、過濾器及管道；開啟5#、6#閥門；啟動(dòng)耐酸泵，循環(huán)過濾5#無鉻鈍化槽中的鈍化液，至清澈見底為止，完成鈍化液再生。
[0149]3、廢水處理操作
[0150]鈍化生產(chǎn)過程中，除油和鈍化藥劑不斷帶入水洗槽，降低水洗槽的pH值?？蓡?dòng)反向串聯(lián)廢水回收處理系統(tǒng)，對水洗液過濾再生，循環(huán)利用。操作方法如下:關(guān)閉5#閥門、6#閥門，開啟7#閥門、8#閥門、9#閥門；啟動(dòng)耐酸泵，將8#沉淀槽的水洗液經(jīng)過濾器過濾后，抽至7#水洗槽，然后經(jīng)3#水洗槽，自流回8#沉淀槽，完成水洗槽的循環(huán)過濾。當(dāng)水洗液的PH值低于5.0時(shí)，停止耐酸泵，關(guān)閉7#閥門、8#閥門、9#閥門，開啟氣攪拌3#閥門，將生石灰加入8#沉淀槽，邊加邊攪拌邊測PH值，至PH值接近7.0時(shí)，停止加藥和攪拌，靜置I小時(shí)，重新啟動(dòng)反向串聯(lián)廢水回收處理系統(tǒng)，完成清洗廢水的循環(huán)再生利用。
[0151]4,2#不流動(dòng)槽除油劑回收補(bǔ)水操作
[0152]當(dāng)1#工作槽、2#不流動(dòng)水洗槽液位不夠時(shí)，開啟11#閥門給2#不流動(dòng)水洗槽補(bǔ)水，回收的除油液經(jīng)4#單向閥回收至1#工作槽，完成除油液回收和補(bǔ)水。
[0153]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任 何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋁合金無鉻鈍化劑，其特征在于，包括氟鈦酸、氟鋯酸、緩蝕劑和螯合劑的水溶液，以鈍化劑的體積為基準(zhǔn)，所述氟鈦酸的濃度為2.0-3.0g/L，所述氟鋯酸的濃度為2.0-3.0g/L，所述緩蝕劑的濃度為4.0-6.0g/L，所述螯合劑的濃度為6.0-8.0g/L。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金無鉻鈍化劑，其特征在于，所述鈍化劑中緩蝕劑為乙二醇、丙三醇和山梨醇中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金無鉻鈍化劑，其特征在于，所述鈍化劑中螯合劑為三乙醇胺、乙二胺四乙酸、三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、偏磷酸鈉、氨基三甲叉磷酸、膦?；⊥槿人嶂械囊环N或幾種。
4.鋁合金無鉻鈍化處理系統(tǒng)，其特征在于，包括生產(chǎn)系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、氣攪拌系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、反向串聯(lián)廢水回收處理系統(tǒng)以及補(bǔ)水系統(tǒng)； 所述生產(chǎn)系統(tǒng)，由經(jīng)玻璃鋼防腐處理的1#工作槽、2#不流動(dòng)水洗槽、3#流動(dòng)水洗槽、4#流動(dòng)水洗槽、5#無鉻鈍化槽、6#流動(dòng)水洗槽和7#流動(dòng)水洗槽組成，所述1#工作槽用于除油、去氧化膜、刻蝕及去毛刺，所述5#無鉻鈍化槽為主工作槽，用于鋁合金的鈍化，所述2#不流動(dòng)水洗槽、3#流動(dòng)水洗槽、4#流動(dòng)水洗槽、6#流動(dòng)水洗槽和7#流動(dòng)水洗槽用于水洗鋁合金表面的殘留鋁合金無鉻鈍化劑； 所述加熱系統(tǒng)，由蒸汽加熱管和10#閥門組成，所述蒸汽加熱管設(shè)置于所述5#無鉻鈍化槽的兩側(cè)，所述蒸汽加熱管用于加熱所述5#無鉻鈍化槽； 反向串聯(lián)廢水回收處理系統(tǒng)，由3#流動(dòng)水洗槽、4#流動(dòng)水洗槽、6#流動(dòng)水洗槽、7#流動(dòng)水洗槽、8#沉淀槽、耐酸泵、過濾器、5#閥門、6#閥門、7#閥門、8#閥門、9#閥門和相應(yīng)管道組成，所述廢水處理處理系統(tǒng)用于凈化所述3#流動(dòng)水洗槽、4#流動(dòng)水洗槽、6#流動(dòng)水洗槽及7#流動(dòng)水洗槽，實(shí)現(xiàn)廢水循環(huán)利用； 所述氣攪拌系統(tǒng)，由空壓機(jī)、氣管道、1#閥門、2#閥門和3#閥門組成，所述加熱系統(tǒng)用于均勻攪拌所述1#工作槽、5#無鉻鈍化槽以及8#沉淀槽； 所述過濾系統(tǒng)，由3#流動(dòng)水洗槽、4#流動(dòng)水洗槽、6#流動(dòng)水洗槽、7#流動(dòng)水洗槽、5#鈍化槽、8#沉淀槽、耐酸泵、過濾器、5#閥門、6#閥門、7#閥門、8#閥門、9#閥門和相應(yīng)管道組成，所述過濾系統(tǒng)用于過濾所述5#無鉻鈍化槽，以及所述3#流動(dòng)水洗槽、4#流動(dòng)水洗槽、6#流動(dòng)水洗槽、7#流動(dòng)水洗槽。 所述補(bǔ)水系統(tǒng)，由1#工作槽、2#不流動(dòng)水洗槽、4#單向閥和11#閥門組成，所述補(bǔ)水系統(tǒng)用于將2#不流動(dòng)水洗槽中的鋁合金無鉻鈍化劑回收至1#工作槽，并向2#不流動(dòng)水洗槽補(bǔ)水。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋁合金無鉻鈍化處理系統(tǒng)，其特征在于，5#無鉻鈍化槽加入鋁合金無鉻鈍化劑后，開啟2#閥門，攪拌均勻；8#沉淀槽加生石灰前，關(guān)閉7#閥門、8#閥門以及9#閥門，開啟氣攪拌3#閥門，將生石灰加入8#沉淀槽，邊加邊攪拌邊測pH值，至pH值接近8.0時(shí)，停止加入生石灰和攪拌。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋁合金無鉻鈍化處理系統(tǒng)，其特征在于，所述5#鈍化槽加熱時(shí)，開啟10#閥門，加熱至15-300C ;由10#閥門，自動(dòng)控制鈍化溫度在15-30°c之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋁合金無鉻鈍化處理系統(tǒng)，其特征在于，所述反向串聯(lián)廢水回收處理系統(tǒng)的操作方法為:關(guān)閉所述5#閥門及6#閥門，開啟7#閥門、8#閥門及9#閥門」啟動(dòng)耐酸泵，將8#沉淀槽的水洗液經(jīng)過濾器過濾后，抽至7#流動(dòng)水洗槽，然后經(jīng)3#流動(dòng)水洗槽，自流回所述8#沉淀槽，完成水洗槽的循環(huán)過濾,當(dāng)水洗液的pH值低于5.0時(shí)，停止耐酸泵，關(guān)閉所述7#閥門、所述8#閥門以及所述9#閥門，開啟氣攪拌3#閥門，將生石灰加入8#沉淀槽，邊加邊攪拌，邊測PH值，至PH值接近8.0時(shí)，停止加藥和攪拌，靜置I小時(shí)，重新啟動(dòng)廢水處理系統(tǒng)，完成清洗廢水的循環(huán)再生利用。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋁合金無鉻鈍化處理系統(tǒng)，其特征在于，所述5#鈍化槽的過濾再生操作方法為:關(guān)閉7#閥門及8#閥門，清洗耐酸泵、過濾器及管道；開啟5#閥門及6#閥門；啟動(dòng)耐酸泵，循環(huán)過濾5#無鉻鈍化槽，至清澈見底為止，完成鈍化液再生。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋁合金無鉻鈍化處理系統(tǒng)，其特征在于，所述補(bǔ)水系統(tǒng)的操作方法為:當(dāng)1#工作槽和2#不流動(dòng)水洗槽中的液位不夠時(shí)，開啟11#閥門給2#不流動(dòng)水洗槽補(bǔ)水，回收的除油液經(jīng)4#單向閥回收至1#工作槽，完成除油液回收和補(bǔ)水。
【文檔編號】C23C22/36GK103757624SQ201310739489
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】熊晨凱, 熊映明 申請人:佛山市三水雄鷹鋁表面技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司