抑垢增亮铝合金碱蚀液及其制备方法
阅读说明：本技术 抑垢增亮铝合金碱蚀液及其制备方法 (Scale-inhibiting brightening aluminum alloy alkaline etching solution and preparation method thereof ) 是由 宋志健 喻诚 于 2020-12-04 设计创作，主要内容包括：本发明涉及抑垢增亮铝合金碱蚀液及其制备方法,涉及铝合金阳极氧化前处理技术领域。抑垢增亮铝合金碱蚀液,由60-100g/L的氢氧化钠、50-80g/L的碱蚀剂和水组成；所述碱蚀剂由碳酸钠10-25g/L、磷酸钠15-40g/L和添加剂组成；添加剂由抑垢剂10-20g/L、光亮剂3-6g/L、活性剂1-5g/L和络合剂1-3g/L组成。其制备方法中,采用先配置槽液,向槽液中按比例添加碳酸钠、磷酸钠和水并搅拌均匀,并单独制备添加剂,同时将制得的添加剂加入至上述混合溶液中,既得碱蚀液。(The invention relates to an alkali etching solution for inhibiting scale and brightening aluminum alloy and a preparation method thereof, and relates to the technical field of aluminum alloy anodic oxidation pretreatment. The scale-inhibiting brightening aluminum alloy alkaline etching solution consists of 60-100g/L of sodium hydroxide, 50-80g/L of alkaline etching agent and water; the alkaline etching agent consists of 10-25g/L of sodium carbonate, 15-40g/L of sodium phosphate and an additive; the additive consists of 10-20g/L of scale inhibitor, 3-6g/L of brightener, 1-5g/L of activator and 1-3g/L of complexing agent. The preparation method comprises the steps of preparing a bath solution, adding sodium carbonate, sodium phosphate and water into the bath solution in proportion, uniformly stirring, independently preparing the additive, and adding the prepared additive into the mixed solution to obtain the alkaline etching solution.)
技术领域
本发明涉及抑垢增亮铝合金碱蚀液及其制备方法，属于铝合金阳极氧化前处理技术领域。
背景技术
铝型材大多经过阳极氧化或电解着色处理，而前处理中的碱蚀工序是其获得良好表面的关键步骤。经碱蚀处理后，可将铝型材表面的自然氧化膜溶解掉，露出基体金属，活化铝材表面，碱蚀液在一定的浓度和温度下具有很强的刻蚀能力，能将表面的挤压粗糙纹等缺陷减少或消除，获得平整光滑的表面；碱性溶液都具有一定的除油脱脂能力，经除油后的铝材再经碱蚀，可进一步除去油污，净化表面；另外，一些要求表面暗光的铝型材经添加某些碱蚀添加剂后，可获得不同粗细均有砂面，经氧化着色后色泽均匀柔和美观。
但是目前的铝合金碱蚀液在对铝型材进行处理时，铝型材表面仍残留有油污和自然氧化膜，处理后铝合金表面不够平整光滑，给后续氧化造成较大影响，同时造成铝型材损失浪费和碱的过消耗。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了抑垢增亮铝合金碱蚀液及其制备方法，具体技术方案如下：
抑垢增亮铝合金碱蚀液，由60-100g/L的氢氧化钠、50-80g/L的碱蚀剂和水组成；
所述碱蚀剂由碳酸钠10-25g/L、磷酸钠15-40g/L和添加剂组成；
添加剂由抑垢剂10-20g/L、光亮剂3-6g/L、活性剂1-5g/L和络合剂1-3g/L组成。
进一步的，所述抑垢剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸钠、羟基乙叉二磷酸四钠、氨基三甲叉膦酸三钠、庚糖酸钠、山梨醇中的至少一种。葡萄糖酸钠还具有很强的络合作用，抑制碱液中铝离子水解形成沉淀；柠檬酸钠作为缓蚀剂和络合剂，加快铝合金表面附着物的清洗速度，同时减弱硫酸对铝合金的腐蚀。
进一步的，所述光亮剂为海藻酸钠、木质素磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。
进一步的，所述活性剂为苯甲酸钠。可以加快铝型材表面的除油。
进一步的，所述络合剂为羟基羧酸盐、氨羧络合物、多元醇中的一种或多种。
本发明的抑垢增亮铝合金碱蚀液，由氢氧化钠、碱蚀剂和水组成，利用碱液的强腐蚀性，将铝件表面的微蚀坑扩大，形成完整、均匀的粗糙砂面，添加碱蚀剂增强碱液对铝合金的腐蚀性，加快反应速度，且在碱蚀剂中加入了抑垢剂，能络合铝离子，有效提高碱蚀液的铝离子管控上限，从而提升碱蚀槽溶铝量，抑制结垢；光亮剂，能够提高工件处理后的光泽度；表面活性剂用于加快除油，同时活性剂利用其润滑、吸附作用而缓蚀，防止晶体长大；络合剂可以抑制氢氧化铝沉淀的产生，转化成可溶性的络阴离子，同时提高了铝离子的允许溶存量。
上述抑垢增亮铝合金碱蚀液的制备方法，包括以下步骤：
(1)配置槽液：向反应釜中按比例加入氢氧化钠和水，并搅拌至氢氧化钠完全溶解；
(2)向槽液中按比例添加碳酸钠、磷酸钠和水并搅拌均匀；
(3)制备添加剂：向干燥器内投入称量好的抑垢剂、光亮剂、活性剂和络合剂，并在温度25～35℃的条件下，旋转搅拌1-3h至混合均匀；
(4)将步骤(3)中制备的添加剂加入至步骤(2)中制得的溶液中，并在20-40℃下搅拌至混合均匀，即制得碱蚀液。
本发明的抑垢增亮铝合金碱蚀液的制备方法，通过逐步添加的方法以及合理设计加料顺序，不仅能够提高各物质之间的溶解性能，还能避免颗粒团聚的可能，使碱蚀处理液的表面防护功能得到显著的提升；同时通过单独制备的添加剂，可以提高添加剂中各组分的活性，从而使得制得的碱蚀液能有效的对铝型材进行碱蚀处理，使铝型材表面光滑平整，不会产生腐蚀反应不充分或者过腐蚀，降低铝损失和碱消耗，同时可防止铝离子结垢，也不会在槽液中产生难以处理的沉渣，槽液中铝离子浓度可长期保持稳定，槽液使用周期长。
本发明的有益效果：
1、本发明的抑垢增亮铝合金碱蚀液，由氢氧化钠、碱蚀剂和水组成，利用碱液的强腐蚀性，将铝件表面的微蚀坑扩大，形成完整、均匀的粗糙砂面，添加碱蚀剂增强碱液对铝合金的腐蚀性，加快反应速度，且在碱蚀剂中加入了抑垢剂，能络合铝离子，有效提高碱蚀液的铝离子管控上限，从而提升碱蚀槽溶铝量，抑制结垢；光亮剂，能够提高工件处理后的光泽度；表面活性剂用于加快除油，同时活性剂利用其润滑、吸附作用而缓蚀，防止晶体长大；络合剂可以抑制氢氧化铝沉淀的产生，转化成可溶性的络阴离子，同时提高了铝离子的允许溶存量。
2、本发明的抑垢增亮铝合金碱蚀液的制备方法，通过逐步添加的方法以及合理设计加料顺序，不仅能够提高各物质之间的溶解性能，还能避免颗粒团聚的可能，使碱蚀处理液的表面防护功能得到显著的提升；同时通过单独制备的添加剂，可以提高添加剂中各组分的活性，从而使得制得的碱蚀液能有效的对铝型材进行碱蚀处理，使铝型材表面光滑平整，不会产生腐蚀反应不充分或者过腐蚀，降低铝损失和碱消耗，同时可防止铝离子结垢，也不会在槽液中产生难以处理的沉渣，槽液中铝离子浓度可长期保持稳定，槽液使用周期长。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
该抑垢增亮铝合金碱蚀液，由60-100g/L的氢氧化钠、50-80g/L 的碱蚀剂和水组成；
所述碱蚀剂由碳酸钠10-25g/L、磷酸钠15-40g/L和添加剂组成；
添加剂由抑垢剂10-20g/L、光亮剂3-6g/L、活性剂1-5g/L和络合剂1-3g/L组成。
其中，抑垢剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸钠、羟基乙叉二磷酸四钠、氨基三甲叉膦酸三钠、庚糖酸钠、山梨醇中的至少一种。
其中，光亮剂为海藻酸钠、木质素磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。
其中，活性剂为苯甲酸钠。
其中，络合剂为羟基羧酸盐、氨羧络合物、多元醇中的一种或多种。
下面分多个实施例对本发明的实施例进行进一步的说明。
实施例1
本实施的抑垢增亮铝合金碱蚀液，由70g/L的氢氧化钠、60g/L 的碱蚀剂和水组成；
所述碱蚀剂由碳酸钠10-25g/L、磷酸钠15-40g/L和添加剂组成；
添加剂由抑垢剂10-20g/L、光亮剂3-6g/L、活性剂1-5g/L和络合剂1-3g/L组成。
抑垢剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸钠、和山梨醇；
光亮剂为海藻酸钠和木质素磺酸钠；
活性剂为苯甲酸钠；
络合剂为羟基羧酸盐和氨羧络合物。
上述抑垢增亮铝合金碱蚀液的制备方法，包括以下步骤：
(1)配置槽液：向反应釜中按比例加入氢氧化钠和水，并搅拌至氢氧化钠完全溶解；
(2)向槽液中按比例添加碳酸钠、磷酸钠和水并搅拌均匀；
(3)制备添加剂：向干燥器内投入称量好的抑垢剂、光亮剂、活性剂和络合剂，并在温度25～35℃的条件下，旋转搅拌1h至混合均匀；
(4)将步骤(3)中制备的添加剂加入至步骤(2)中制得的溶液中，并在20-40℃下搅拌至混合均匀，即制得碱蚀液。
实施例2
本实施的抑垢增亮铝合金碱蚀液，由80g/L的氢氧化钠、70g/L 的碱蚀剂和水组成；
所述碱蚀剂由碳酸钠10-25g/L、磷酸钠15-40g/L和添加剂组成；
添加剂由抑垢剂10-20g/L、光亮剂3-6g/L、活性剂1-5g/L和络合剂1-3g/L组成。
抑垢剂为葡萄糖酸钠和柠檬酸钠；
光亮剂为海藻酸钠；
活性剂为苯甲酸钠；
络合剂为羟基羧酸盐。
上述抑垢增亮铝合金碱蚀液的制备方法，包括以下步骤：
(1)配置槽液：向反应釜中按比例加入氢氧化钠和水，并搅拌至氢氧化钠完全溶解；
(2)向槽液中按比例添加碳酸钠、磷酸钠和水并搅拌均匀；
(3)制备添加剂：向干燥器内投入称量好的抑垢剂、光亮剂、活性剂和络合剂，并在温度25～35℃的条件下，旋转搅拌2h至混合均匀；
(4)将步骤(3)中制备的添加剂加入至步骤(2)中制得的溶液中，并在20-40℃下搅拌至混合均匀，即制得碱蚀液。
实施例3
本实施的抑垢增亮铝合金碱蚀液，由90g/L的氢氧化钠、75g/L 的碱蚀剂和水组成；
所述碱蚀剂由碳酸钠10-25g/L、磷酸钠15-40g/L和添加剂组成；
添加剂由抑垢剂10-20g/L、光亮剂3-6g/L、活性剂1-5g/L和络合剂1-3g/L组成。
抑垢剂为葡萄糖酸钠、庚糖酸钠和山梨醇；
光亮剂为木质素磺酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚；
活性剂为苯甲酸钠；
络合剂为羟基羧酸盐。
上述抑垢增亮铝合金碱蚀液的制备方法，包括以下步骤：
(1)配置槽液：向反应釜中按比例加入氢氧化钠和水，并搅拌至氢氧化钠完全溶解；
(2)向槽液中按比例添加碳酸钠、磷酸钠和水并搅拌均匀；
(3)制备添加剂：向干燥器内投入称量好的抑垢剂、光亮剂、活性剂和络合剂，并在温度25～35℃的条件下，旋转搅拌2.5h至混合均匀；
(4)将步骤(3)中制备的添加剂加入至步骤(2)中制得的溶液中，并在20-40℃下搅拌至混合均匀，即制得碱蚀液。
对比例1
在25℃下分别将铝型材放入含有本发明添加剂的碱蚀液中并记作1#和不含本发明添加剂的碱蚀液中记作2#进行碱蚀处理，并对两试样的碱蚀和出光后的膜重进行测试，测试结果如下表1：
由上表可以看出，两试样的表面均比较光亮，2#试样的膜层失重较多，1#试样的膜层失重较小，说明添加了添加剂的碱蚀液对铝型材的侵蚀性低，且具有很好地出光效果。
需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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