[發明專利]一種綠色耐蝕鈦鋯轉化液及其應用

有效

• 申請號: 202011164904.X
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112376038B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 張心亞;田玉琴;王健強
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C23C22/34
• 分類號: C23C22/34;C23C22/60;C23C22/68;C23F11/173
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李本祥

本發明公開了一種綠色耐蝕鈦鋯轉化液及其應用。按照各組分在鈦鋯轉化液中的含量計，該綠色耐蝕鈦鋯轉化液原料組成為：鈦源1?20g/L、鋯源0.1?15g/L、羅勒葉提取物0.05?5g/L、pH調節劑2?8g/L、去離子水；所述的鈦源為氟鈦酸或氟鈦酸鹽；所述的鋯源為氟鋯酸或氟鋯酸鹽。本發明使用綠色植物羅勒葉提取緩蝕劑作為鈦鋯轉化液的添加成分，羅勒葉植物提取緩蝕劑一方面可以增強鈦鋯轉化膜的耐蝕性能，另外一方面可以促進鈦鋯轉化膜的轉化過程，使得鈦鋯轉化膜能夠完全覆蓋鋁合金表面，形成均勻密實的膜層。綠色植物提取緩蝕劑原料來源廣泛，生產成本低廉，對環境友好，對人身體健康無害。

技術領域

本發明涉及一種鈦鋯轉化液，特別是涉及一種 綠色耐蝕鈦鋯轉化液及其應用，屬于材料科學和表面技術領域。

背景技術

金屬是由金屬礦物（氧化物、硫化物等）通過金屬冶煉吸收能量得到，因此金屬在熱力學上處于不穩定的狀態，有與周圍介質發生作用轉變為金屬離子的傾向而發生金屬腐蝕，能量的差異是產生腐蝕反應的推動力，腐蝕過程釋放能量，腐蝕是一個自發的過程，這會對金屬造成不可逆的破壞。金屬材料被廣泛應用于國防、交通、建筑等各個領域，每年由于金屬腐蝕造成的損失是其他由于自然破壞造成損失的總和，另外金屬腐蝕還會帶來一系列環境和安全危害，因此腐蝕問題不可輕視。為了對金屬進行保護，金屬基體的防護得到了廣泛的研究。金屬表面處理就是其中之一。

化學轉化膜是最常用的一種金屬表面預處理技術，化學轉化是金屬表面溶解出的陽離子與轉化液中的陰離子反應生成不溶或難溶化合物沉積在金屬基體表面的過程。化學轉化膜一方面可以增強金屬的耐蝕性能，另一方面可以作為金屬基體與后續處理涂層之間的中間層，提高金屬基體與后續有機涂層之間的結合力。在化學轉化膜中，鉻酸鹽鈍化技術與磷化處理技術是研究和使用最為廣泛的兩種。但是由于鉻酸鹽轉化膜含有六價鉻酸鹽物質，是劇毒物，可能會使得人體基因發生突變，具有致癌性而被禁用。磷化處理技術現已成熟，但是磷化轉化膜生成速度慢，需要添加促進劑，促進劑一般為硝酸鹽、亞硝酸鹽、鉬酸鹽類物質，這類促進劑污染環境，對人類身體有危害，另外傳統磷化需要高溫處理資源消耗大，生成的磷化膜晶粒粗大，孔隙率大不能完全覆蓋金屬基體表面，磷化膜的防腐性能有待進一步提高。而鈦鋯轉化膜被視為最有希望代替鉻酸鹽轉化膜的無鉻化學轉化膜。鈦鋯轉化膜已經成為目前少數得到工業化應用的無鉻化學轉化工藝之一。鈦鋯轉化液主要是以鈦和鋯的氟化物為基礎，添加成膜促進劑，pH調節劑等混合而成。鈦鋯轉化液的研究歷經30多年，但是大多數的鈦鋯轉化膜的耐蝕性能不如鉻酸鹽轉化膜，這是由于鈦鋯轉化膜的膜層較薄從而導致其耐蝕性能較差。鈦鋯轉化膜的耐蝕性能還需進一步提高。

中國發明專利申請CN108070852A公開了一種應用于2024鋁合金表面鈦鋯轉化液及其使用方法，該鈦鋯轉化液包括以下組分和含量：氟鈦酸3～15g/L，氟鋯酸1～10g/L，促進劑0.1～5g/L，緩蝕劑0.1～4g/L，氧化劑0.5～8g/L，pH調節劑0.01～1g/L，去離子水余量。其中促進劑為氟化鈉、氟化鉀、氫氟酸、硫酸錳、硝酸錳中的一種或兩種以上。所述的緩蝕劑由有機緩蝕劑和無機緩蝕劑組成，有機緩蝕劑為植酸、鞣酸、苯甲酸、苯甲酸鈉、檸檬酸、檸檬酸鈉、酒石酸、水楊酸、水楊醛、苯并三氮唑、苯并咪唑、苯并二氮唑中的一種或兩種以上；無機緩蝕劑為硼酸、六偏磷酸鈉、鉬酸鈉、硅酸鈉、磷酸鈉中的一種或兩種以上。雖然該技術中的耐蝕性能可達到168個小時的中性鹽霧試驗，涂層不變色，無腐蝕產物的生成。但是該技術中的緩蝕劑僅僅只能起到緩蝕的效果，并不能同時起到促進鈦鋯轉化膜的成膜過程，因此，該技術中還需要加入另外的促進劑氟化鈉、氟化鉀、氫氟酸、硫酸錳以及硝酸錳。其中氟化鈉以及氟化鉀均有毒，氫氟酸具有極強的腐蝕性，強刺激性，硫酸錳以及硝酸錳均對環境有危害，對水體可造成危害，不滿足綠色環保的需求。

發明內容