阅读说明：本技术 一种铝合金模具表面稀土钝化膜 (Rare earth passivation film on surface of aluminum alloy die ) 是由 苗雪峰 于 2019-11-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种铝合金模具表面稀土钝化膜,涉及铝合金处理技术领域,将铝合金模具放入钝化液中进行钝化处理,所述钝化液中含有其质量3.5-4%的氯化稀土-聚羟基铝复合修饰纳米膨润土,本发明通过在钝化液中添加一定量的氯化稀土-聚羟基铝复合修饰纳米膨润土,在分散剂的作用下,能够在铝合金模具在进行钝化处理形成钝化膜的过程中,均匀的结合到钝化膜中,从而能够在铝合金模具表面形成一层均匀、致密的钝化膜。(The invention discloses a rare earth passive film on the surface of an aluminum alloy die, which relates to the technical field of aluminum alloy treatment, and is characterized in that an aluminum alloy die is put into a passivation solution for passivation treatment, wherein the passivation solution contains chlorinated rare earth-polyhydroxyaluminum composite modified nano bentonite with the mass of 3.5-4%.)

一种铝合金模具表面稀土钝化膜

技术领域

本发明属于铝合金技术领域，具体涉及一种铝合金模具表面稀土钝化膜。

背景技术

在家电、汽车行业模具加工企业，最经济实惠的材料为铝合金、铝材，铝合金传热好，质量轻，是加工模具的优良基材，由于近年来汽车行业内部的优化升级，不断刺激对模具需求的增长。汽车工业对于我国来说，还处于不断发展壮大阶段，上述在以上趋势的带动之下，我国模具产业发展壮大的优势是非常明显的，但是铝合金模具在使用过程中，经常会有油污、杂物引起的污染、腐蚀。

因此，需要对铝合金模具进行防护处理，以提高铝合金模具表面的耐腐蚀性。

现有技术中对铝合金模具进行钝化处理，虽然在钝化液中添加一定量的氯化稀土，然而形成的钝化膜中稀土元素与钝化膜之间结合性较差，导致钝化膜性能一般。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种铝合金模具表面稀土钝化膜。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种铝合金模具表面稀土钝化膜，将铝合金模具放入钝化液中进行钝化处理，所述钝化液中含有其质量3.5-4%的氯化稀土-聚羟基铝复合修饰纳米膨润土。

作为进一步的技术方案，所述氯化稀土-聚羟基铝复合修饰纳米膨润土制备方法包括以下步骤：

（1）将纳米膨润土均匀分散到去离子水中，配制成质量分数为15-16%的纳米膨润土分散液，向纳米膨润土分散液中添加其质量0.5%的羟乙基乙二胺，在80℃水浴保温下，以1800r/min转速搅拌40-50min，然后进行过滤，干燥至恒重；

（2）将氯化铝溶液与氢氧化钠溶液在40℃下，以500r/min转速均匀搅拌下等体积混合混合，然后再滴加添加氯化铝溶液体积50%的氯化铈溶液，继续搅拌30min，然后静置老化处理3-4小时，得到氯化稀土-聚羟基铝复合修饰液；

（3）将步骤（1）中处理后的纳米膨润土按200-250g：380mL的比例添加到步骤（2）中制备的氯化稀土-聚羟基铝复合修饰液中，在60-65℃水浴保温下，以1500r/min转速搅拌1小时，然后微波处理3-4min，然后过滤，清洗至中性，烘干至恒重，即得。

作为进一步的技术方案，步骤（2）中所述氯化铝溶液浓度为0.1mol/L。

作为进一步的技术方案，步骤（2）中所述氢氧化钠溶液浓度为0.1mol/L。

作为进一步的技术方案，步骤（2）所述氯化铈溶液浓度为0.01mol/L。

作为进一步的技术方案，步骤（3）所述微波处理微波功率为500W。

作为进一步的技术方案，所述钝化液还包括以下重量分数组分：硝酸6.5-6.8、钛酸丁酯1-2、氟化钠0.3-0.5、硬脂酸铝2-5、硼酸1.5-1.8、磷酸钠3-6、硫酸钠2-4、硅烷偶联剂1-2、分散剂0.5-0.8、硫酸3-4、硝酸钾2-5、水100-110，分散剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

作为进一步的技术方案，所述钝化处理为将铝合金模具放入钝化液中，在35-40℃下钝化处理45-50s，然后取出，采用去离子水将取出后的铝合金模具清洗干净，烘干至恒重，即可。

有益效果：本发明通过在钝化液中添加一定量的氯化稀土-聚羟基铝复合修饰纳米膨润土，在分散剂的作用下，能够在铝合金模具在进行钝化处理形成钝化膜的过程中，均匀的结合到钝化膜中，从而能够在铝合金模具表面形成一层均匀、致密的钝化膜，钝化膜的电位可达＋0.98V,大幅度的提高了铝合金模具表面的抗腐蚀的稳定性，耐腐蚀性能得到极大的提高，尤其是通过在钝化液中添加氯化稀土-聚羟基铝复合修饰纳米膨润土后，铝合金模具基体与钝化膜之间的结合力也得到了一定程度的加强，从而能够有效的提高了铝合金模具表面形成的钝化膜的使用寿命，避免了由于铝合金模具基体与钝化膜之间结合力较差导致一段时间使用后，钝化膜出现破裂、脱落等现象，无法继续对铝合金表面进行有效的防护，经过试验可以看出，本发明中对铝合金模具表面形成的钝化膜具有较高的电位，耐腐蚀性能强，由此可见，相较于常规直接的添加氯化铈，本发明通过添加氯化稀土-聚羟基铝复合修饰纳米膨润土能够更好的与钝化膜进行结合，发挥稀土的功能化效果，提高形成的铝合金模具表面钝化膜的综合性能。

具体实施方式

实施例1

一种铝合金模具表面稀土钝化膜，将铝合金模具放入钝化液中进行钝化处理，所述钝化液中含有其质量3.5%的氯化稀土-聚羟基铝复合修饰纳米膨润土。

作为进一步的技术方案，所述氯化稀土-聚羟基铝复合修饰纳米膨润土制备方法包括以下步骤：

（1）将纳米膨润土均匀分散到去离子水中，配制成质量分数为15%的纳米膨润土分散液，向纳米膨润土分散液中添加其质量0.5%的羟乙基乙二胺，在80℃水浴保温下，以1800r/min转速搅拌40min，然后进行过滤，干燥至恒重；

（2）将氯化铝溶液与氢氧化钠溶液在40℃下，以500r/min转速均匀搅拌下等体积混合混合，然后再滴加添加氯化铝溶液体积50%的氯化铈溶液，继续搅拌30min，然后静置老化处理3-4小时，得到氯化稀土-聚羟基铝复合修饰液；

（3）将步骤（1）中处理后的纳米膨润土按200g：380mL的比例添加到步骤（2）中制备的氯化稀土-聚羟基铝复合修饰液中，在60℃水浴保温下，以1500r/min转速搅拌1小时，然后微波处理3min，然后过滤，清洗至中性，烘干至恒重，即得。

作为进一步的技术方案，步骤（2）中所述氯化铝溶液浓度为0.1mol/L。

作为进一步的技术方案，步骤（2）中所述氢氧化钠溶液浓度为0.1mol/L。

作为进一步的技术方案，步骤（2）所述氯化铈溶液浓度为0.01mol/L。

作为进一步的技术方案，步骤（3）所述微波处理微波功率为500W。

作为进一步的技术方案，所述钝化液还包括以下重量分数组分：硝酸6.5、钛酸丁酯1、氟化钠0.3、硬脂酸铝2、硼酸1.5、磷酸钠3、硫酸钠2、硅烷偶联剂1、分散剂0.5、硫酸3、硝酸钾2、水100。

作为进一步的技术方案，所述钝化处理为将铝合金模具放入钝化液中，在35℃下钝化处理45s，然后取出，采用去离子水将取出后的铝合金模具清洗干净，烘干至恒重，即可。

实施例2

一种铝合金模具表面稀土钝化膜，将铝合金模具放入钝化液中进行钝化处理，所述钝化液中含有其质量4%的氯化稀土-聚羟基铝复合修饰纳米膨润土。

作为进一步的技术方案，所述氯化稀土-聚羟基铝复合修饰纳米膨润土制备方法包括以下步骤：

（1）将纳米膨润土均匀分散到去离子水中，配制成质量分数为16%的纳米膨润土分散液，向纳米膨润土分散液中添加其质量0.5%的羟乙基乙二胺，在80℃水浴保温下，以1800r/min转速搅拌50min，然后进行过滤，干燥至恒重；

（2）将氯化铝溶液与氢氧化钠溶液在40℃下，以500r/min转速均匀搅拌下等体积混合混合，然后再滴加添加氯化铝溶液体积50%的氯化铈溶液，继续搅拌30min，然后静置老化处理4小时，得到氯化稀土-聚羟基铝复合修饰液；

（3）将步骤（1）中处理后的纳米膨润土按250g：380mL的比例添加到步骤（2）中制备的氯化稀土-聚羟基铝复合修饰液中，在65℃水浴保温下，以1500r/min转速搅拌1小时，然后微波处理4min，然后过滤，清洗至中性，烘干至恒重，即得。

作为进一步的技术方案，步骤（2）中所述氯化铝溶液浓度为0.1mol/L。

作为进一步的技术方案，步骤（2）中所述氢氧化钠溶液浓度为0.1mol/L。

作为进一步的技术方案，步骤（2）所述氯化铈溶液浓度为0.01mol/L。

作为进一步的技术方案，步骤（3）所述微波处理微波功率为500W。

作为进一步的技术方案，所述钝化液还包括以下重量分数组分：硝酸6.8、钛酸丁酯2、氟化钠0.5、硬脂酸铝5、硼酸1.8、磷酸钠6、硫酸钠4、硅烷偶联剂2、分散剂0.8、硫酸4、硝酸钾5、水110。

作为进一步的技术方案，所述钝化处理为将铝合金模具放入钝化液中，在40℃下钝化处理45-50s，然后取出，采用去离子水将取出后的铝合金模具清洗干净，烘干至恒重，即可。

实施例3

一种铝合金模具表面稀土钝化膜，将铝合金模具放入钝化液中进行钝化处理，所述钝化液中含有其质量3.8%的氯化稀土-聚羟基铝复合修饰纳米膨润土。

作为进一步的技术方案，所述氯化稀土-聚羟基铝复合修饰纳米膨润土制备方法包括以下步骤：

（1）将纳米膨润土均匀分散到去离子水中，配制成质量分数为15.5%的纳米膨润土分散液，向纳米膨润土分散液中添加其质量0.5%的羟乙基乙二胺，在80℃水浴保温下，以1800r/min转速搅拌42min，然后进行过滤，干燥至恒重；

（2）将氯化铝溶液与氢氧化钠溶液在40℃下，以500r/min转速均匀搅拌下等体积混合混合，然后再滴加添加氯化铝溶液体积50%的氯化铈溶液，继续搅拌30min，然后静置老化处理3.5小时，得到氯化稀土-聚羟基铝复合修饰液；

（3）将步骤（1）中处理后的纳米膨润土按220g：380mL的比例添加到步骤（2）中制备的氯化稀土-聚羟基铝复合修饰液中，在62℃水浴保温下，以1500r/min转速搅拌1小时，然后微波处理3.5min，然后过滤，清洗至中性，烘干至恒重，即得。

作为进一步的技术方案，步骤（2）中所述氯化铝溶液浓度为0.1mol/L。

作为进一步的技术方案，步骤（2）中所述氢氧化钠溶液浓度为0.1mol/L。

作为进一步的技术方案，步骤（2）所述氯化铈溶液浓度为0.01mol/L。

作为进一步的技术方案，步骤（3）所述微波处理微波功率为500W。

作为进一步的技术方案，所述钝化液还包括以下重量分数组分：硝酸6.6、钛酸丁酯1.2、氟化钠0.4、硬脂酸铝3、硼酸1.6、磷酸钠4、硫酸钠3、硅烷偶联剂1.2、分散剂0.7、硫酸3.5、硝酸钾4、水102。

作为进一步的技术方案，所述钝化处理为将铝合金模具放入钝化液中，在38℃下钝化处理46s，然后取出，采用去离子水将取出后的铝合金模具清洗干净，烘干至恒重，即可。

对比例1：与实施例1区别为钝化液中不添加氯化稀土-聚羟基铝复合修饰纳米膨润土。

对比例2：与实施例1区别为钝化液中氯化稀土-聚羟基铝复合修饰纳米膨润土替换为氯化稀土-聚羟基铝复合修饰纳米膨润土中等量的氯化铈。

试验

以铝合金材料40Cr制备相同规格的模具，分别采用实施例与对比例中方法进行钝化处理，每组试样10个，进行中性盐雾试验，按照GB/T10125-1997进行中性盐雾试验，将时间调整为150h，观察其表面白蚀面积，用以评价钝化膜的耐蚀性能；所述的耐黑变是将对应试件置于恒温恒湿箱内，在72℃×80%相对湿度条件下进行耐黑变试验，检测钝化膜耐黑变性能的试件挂于湿热试验箱中的自动旋转架上，自动旋转架按相同的间隔时间进行正转和反转：

表1

由表1可以看出，本发明形成的钝化膜具有优异的耐腐蚀性能。

对上述各组试验中钝化膜腐蚀电位检测对比：

表2

由表2可以看出，本发明中对铝合金模具表面形成的钝化膜具有较高的电位，耐腐蚀性能强，由此可见，相较于常规直接的添加氯化铈，本发明通过添加氯化稀土-聚羟基铝复合修饰纳米膨润土能够更好的与钝化膜进行结合，发挥稀土的功能化效果，提高形成的铝合金模具表面钝化膜的综合性能。