[發(fā)明專利]一種環(huán)保型無磷陶化膜形成溶液及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310093855.9
• 申請(qǐng)日: 2013-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN103184446A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘太軍;汪濤;張保;李杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C22/44
• 分類號(hào): C23C22/44;C23C22/46
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬表面涂裝處理范疇，特別涉及一種金屬材料的表面化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的形成工藝。

背景技術(shù)

金屬材料在工業(yè)應(yīng)用環(huán)境中通常會(huì)面臨許多腐蝕問題，導(dǎo)致材料腐蝕失效。為賦予金屬材料一定的防腐性能，工業(yè)上一般采取對(duì)金屬進(jìn)行表面涂裝處理增加金屬材料的抗腐蝕性能，尤其對(duì)廣泛應(yīng)用于汽車配件、五金家電等行業(yè)的金屬基材。

金屬涂裝前必須進(jìn)行表面處理，目前金屬材料的涂裝前處理通常分為含磷和無磷兩種處理方式。現(xiàn)有的含磷處理是指采用磷化劑對(duì)金屬表面進(jìn)行磷處理使其表面形成一層磷化膜，含磷處理雖成膜性較強(qiáng)、耐腐蝕性和附著力皆較好，但在使用過程中產(chǎn)生大量含磷酸鹽的廢水和廢渣，這些廢水和廢渣處理不僅耗能巨大且易造成環(huán)境污染等問題。一些無磷處理雖不產(chǎn)生磷污染，但含有一些鎳、錳重金屬離子等，亦會(huì)污染環(huán)境；另一些無磷處理在金屬表面不進(jìn)行氧化或置換反應(yīng)，生成的膜層僅相當(dāng)于防銹層的作用，雖然能對(duì)金屬有一定的防護(hù)作用，但這種保護(hù)膜與底漆、塑粉等結(jié)合力和附著力都很差，時(shí)間久了很容易脫落。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有技術(shù)中，一些金屬表面涂裝處理技術(shù)中，環(huán)境污染重，保護(hù)膜與底漆、塑粉的結(jié)合力、附著力差的缺點(diǎn)。

為解決這一技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供了一種用于制備金屬表面陶化膜的，環(huán)保型無磷陶化膜形成溶液，該陶化膜形成溶液含有成膜劑0.5～3.5%和添加劑0.5～3.5%，陶化膜形成溶液的PH為2.5～5.5，

其中，成膜劑含有鋯鈦鹽20～35%、酸根離子穩(wěn)定劑10～15%，其余為水，

鋯鈦鹽選自氟鈦酸鈉、氟鈦酸鉀、氟鋯酸鉀或氟鋯酸鈉；酸根離子穩(wěn)定劑選自硝酸根離子穩(wěn)定劑或氟離子穩(wěn)定劑；

其中，添加劑含有成膜助劑6～10%，有機(jī)酸膜層調(diào)整劑0.5～6%，金屬離子絡(luò)合物螯合劑2～8%，弱酸性胺緩沖劑2～8%，表面活性劑清潔劑0.5～2%，其余為水，

成膜助劑為鈉鹽成膜助劑，選自鉬酸鈉、氟化鈉或硝化鈉；有機(jī)酸膜層調(diào)整劑選自單寧酸或檸檬酸；金屬離子絡(luò)合物螯合劑選自草酸、EDTA或酒石酸；弱酸性胺緩沖劑選自鹽酸羥胺或二乙醇胺；表面活性劑清潔劑選自十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉，

以上所述百分比皆為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

本發(fā)明還提供了一種上述環(huán)保型無磷陶化膜形成溶液的制備方法，具體制備步驟為：

a）首先，將鋯鈦鹽與穩(wěn)定劑溶于水，配成成膜劑；

b）分別將成膜助劑、膜層調(diào)整劑、螯合劑、緩沖劑、清潔劑溶于水，配成添加劑；

c）加清水至處理槽體積的80%，溶解成膜劑后，邊攪拌，邊加入添加劑，得到溶液A；

d）邊攪拌邊加PH調(diào)節(jié)劑到溶液A中，調(diào)節(jié)PH后加滿清水，得到溶液B，即陶化膜形成溶液，確保溶液B的PH值在2.5～5.5范圍內(nèi)，成膜劑與添加劑各自占陶化膜形成溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，皆為0.5～3.5%，

PH調(diào)節(jié)劑選自碳酸銨或碳酸氫銨粉末。

本發(fā)明提供了一種上述環(huán)保型無磷陶化膜形成溶液的應(yīng)用，即利用該陶化膜形成溶液，在金屬表面制備環(huán)保型無磷陶化膜的應(yīng)用，具體為，使用陶化膜形成溶液，對(duì)金屬進(jìn)行陶化處理，處理0.5～3min后，用水沖洗金屬并晾干后，即在金屬表面生成了一層陶化膜，

其中，這里的陶化處理，可以為，將金屬直接浸泡在陶化膜形成溶液中，浸泡0.5～3min；也可以為，將陶化膜形成溶液作為噴淋液，對(duì)金屬進(jìn)行噴淋，噴淋時(shí)間為0.5～3min，

在金屬表面上，制得的陶化膜的色澤為藍(lán)紫色，厚度為40～120nm。

本發(fā)明的有益效果是：利用本發(fā)明的陶化膜形成溶液，在金屬表面制備陶化膜涂層，常溫下即可操作，該表面處理方法適合于鍍鋅鋼板、鋁及鋁合金等材料的表面處理過程，而且成膜過程可以在同一槽液中生產(chǎn)，省去了金屬表面復(fù)雜的前處理過程，簡化了生產(chǎn)工藝；成本低廉；陶化膜形成過程中不產(chǎn)生磷酸鹽、鎳、錳等污染離子，無沉淀廢渣；生成的膜層與金屬結(jié)合性良好，具有耐腐蝕功能。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

a）成膜劑配制為氟鋯酸鉀35%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同），氟離子穩(wěn)定劑15%，其余皆為水；

b）添加劑配制為成膜助劑鉬酸鈉6%、膜層調(diào)整劑單寧酸0.5%、螯合劑草酸2%、緩沖劑二乙醇胺2%、清潔劑十二烷基苯磺酸鈉0.5%，其余皆為水；

c）處理槽中加入800g清水，稱取5g步驟a中制備的成膜劑溶于處理槽中，邊攪拌，邊加入35g步驟b中制備的添加劑，得到溶液A；