CN100465339C - 无铬化学转化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无铬化学转化剂。该转化剂由A、B两组分复合而成；所述的A组分是氧化剂和成膜剂的混合水溶液，浓度为32～45g/L；所述的B组分是活化剂和促进剂的混合水溶液，浓度为1.25～1.65g/L；所述的氧化剂是高锰酸钾或过氧化氢；所述的成膜剂是磷酸；所述的活化剂是氟化氢铵；所述的促进剂是氯化锆。该无铬化学转化剂不含铬Cr6+或氰化物，因而无毒；且耐蚀性好，与有机膜层的附着力强，可用于铝材的防护和装饰处理。

Description

无铬化学转化剂
技术领域
本发明涉及一种工业清洗化学品，更具体地说，是一种无铬化学转化剂。
背景技术
目前，由于铬、镉、铅等重金属离子的毒性和致癌性，已经在制革工业、冶金工业和颜料工业中限制使用。当前作为含铬转化剂的替代品，应用或者可能应用在食品包装铝材特别是铝质易拉罐生产中的无毒化学转化剂，主要有如下几种类型：
1.用锆、钛、铪代替铬离子构成转化膜的主盐。其中对锆盐转化剂研究较多，该种转化膜的组成为混合的铝锆氧化物复盐，锆氧化物比氧化铝更耐蚀，对铝材的附着力也好，锆盐无毒，国内外均已在铝质易拉罐上使用，但这种转化层尚未在苛刻的腐蚀环境中进行试验，对要求长期抗蚀性的建筑涂层板还未见使用报道。
2.含MnO4 n-阴离子盐转化剂，包括高锰酸盐、钒酸盐、钨酸盐、钼酸盐、硅钨酸盐等，有的处理工艺复杂(需沸水或多步骤)，有的耐蚀性不理想，还有原料来源问题，均未在生产中应用。
3.稀土铈盐转化剂，生成氧化铈/氢氧化铈的膜层，无毒，需在处理液中浸泡200小时左右才能达到良好的耐蚀性，进入实施还很遥远。
4.无铬磷酸盐转化剂，主要用于含锌高的铝合金，形成磷酸锌膜，耐蚀性不良，还需有前调整和后封孔工序。
5.以有机树脂为成膜物与少量铬离子形成配位交联的有机树脂转化膜，如环氧树脂、丙烯酸树脂、马来酸-烯丙基醚共聚物等。
日本对铝合金化学转化剂的开发采用有机树脂+铬酸盐的技术路线，减少铬的用量，利用高聚物的屏蔽作用来保证抗蚀性。研究重点是对有机树脂的选择，使用环氧树脂加铬酸盐用于镀锌钢板转化的报道较多。相比之下，少铬转化剂更有实现工业化的前景。美国偏重取代铬的路线，近年也开展有机树脂与铬转化膜的研究。
发明内容
本发明的目的在于，提出了一种无铬化学转化剂。
为了实现上述的发明目的，本发明的技术方案是：
该无铬化学转化剂由A、B两组分复合而成；所述的A组分是氧化剂和成膜剂的混合水溶液，浓度为32～45g/L；所述的B组分是活化剂和促进剂的混合水溶液，浓度为1.25～1.65g/L。
组分A由氧化剂和成膜剂组成，氧化剂为非铬酸无机物，成膜剂也为无机物，其作用是使铝表面氧化，进而与成膜剂生成转化膜。含量低时，溶液腐蚀性加强，膜薄或难于形成膜层，即使有膜，其耐蚀性也差；含量过高，耐蚀性也下降。
组分B由活化剂和促进剂组成，其作用是使膜不断增长和提高成膜速度，使膜层致密、均匀。含量低时膜薄或没有膜层生成；含量过高，则膜层疏松、耐蚀性下降。
A、B组分溶液外观：无色透明水溶液。
处理温度：室温即可，最佳为20-30℃。
处理时间：0.44-30min。
膜层外观：无色或银白色。
优选地，A组分的浓度为40g/L，所述的B组分的浓度为1.40g/L。
A组分中，所述的氧化剂是高锰酸钾或过氧化氢，所述的成膜剂是磷酸。
B组分含锆离子和氟离子，优选地，所述的活化剂是氟化氢铵，所述的促进剂是氯化锆。
随着时间的延长，膜层耐蚀性提高，大于25min后，随时间的增加，膜层耐蚀性不再提高。A、B两组分按1：6的体积比配制，处理时间在室温下为0.44～30mm，用于防护方面，处理时间长一些好；用于涂层的底层，处理时间视要求而定，最好要大于0.44min。
在化学转化处理过程中，转化膜既有生长过程，又有溶解过程，且必须使其生长速度大于溶解速度才能使膜不断成长。因此，随时间的延长膜在不断地增长，耐蚀性增加，但当膜长到一定的程度时，其生成速度等于其溶解速度，这时膜不再增长(即使延长时间)，当然其耐蚀性也不再增加。
综上所述，本发明具有以下优点：该转化剂无毒，耐蚀性好，与有机膜层的附着力强，可用于铝材的防护和装饰处理。
具体实施方式
以下给出具体的实施例来进一步说明。这些实施例的用意只是说明性的，而不应理解为对本发明的限制。
以点滴法抗蚀性(标准HB5065-77)作为转化膜检测的主要项目。点滴法的试验溶液由氢氧化钠(化学纯)2g、甘油(ρ＝1.127g/ml)12.5ml、加蒸馏水稀释至30ml制成；试验要求在规定时间内无气泡析出。耐蚀时间越长越好(对于铝板，在21～25℃时，要求大于70秒)。
实施例1
取高锰酸钾32g，85％的磷酸8g，加水到1升，配成A组分；取氟化氢铵1.0g，氯化锆0.4g，加水到1升，配成B组分。使用时，A、B两组分按1：6的体积比配制，在室温(约25℃)下转化处理1min，检测所得转化膜的耐蚀性为98秒。
实施例2
取过氧化氢32g，85％的磷酸8g，加水到1升，配成A组分；取氟化氢铵1.0g，氯化锆0.6g，加水到1升，配成B组分。使用时，A、B两组分按1：6的体积比配制，在室温(约25℃)下转化处理1min，检测所得转化膜的耐蚀性为75秒。
实施例3
取高锰酸钾27g，85％的磷酸5g，加水到1升，配成A组分；取氟化氢铵1.0g，氯化锆0.4g，加水到1升，配成B组分。使用时，A、B两组分按1：6的体积比配制，在室温(约25℃)下转化处理1min，检测所得转化膜的耐蚀性为72秒。
实施例4
取过氧化氢35g，85％的磷酸10g，加水到1升，配成A组分；取氟化氢铵1.0g，氯化锆0.4g，加水到1升，配成B组分。使用时，A、B两组分按1：6的体积比配制，在室温(约25℃)下转化处理1min，检测所得转化膜的耐蚀性为82秒。
实施例5
取高锰酸钾32g，85％的磷酸8g，加水到1升，配成A组分；取氟化氢铵1.0g，氯化锆0.4g，加水到1升，配成B组分。使用时，A、B两组分按1：6的体积比配制，在室温(约25℃)下转化处理10min，检测所得转化膜的耐蚀性为320秒。
实施例6
取过氧化氢32g，85％的磷酸8g，加水到1升，配成A组分；取氟化氢铵1.0g，氯化锆0.4g，加水到1升，配成B组分。使用时，A、B两组分按1：6的体积比配制，在室温(约25℃)下转化处理20min，检测所得转化膜的耐蚀性为450秒。
实施例7
用0.5mm厚纯铝板，按工艺流程进行处理，以实施例1所得的转化剂转化处理1min，干燥冷却后进行涂漆(漆膜为透明聚酯漆)，然后国家标准GB1732、GB9286进行冲击试验和划格试验，试验结果见表1，完全达到了标准要求。
表1 漆膜性能实验结果
 
检测项目 冲击(J) 划格(级)
检测结果 >3.6 1
标准要求 ≥3.6 ≤1
以上对本发明所提供的无铬化学转化剂进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种无铬化学转化剂，其特征在于：由A、B两组分复合而成；所述的A组分是氧化剂和成膜剂的混合水溶液，浓度为32～45g/L；所述的B组分是活化剂和促进剂的混合水溶液，浓度为1.25～1.65g/L；
所述的氧化剂是高锰酸钾或过氧化氢，成膜剂是磷酸，活化剂是氟化氢铵，促进剂是氯化锆。
2.根据权利要求1所述的无铬化学转化剂，其特征在于：所述的A组分的浓度为40g/L，所述的B组分的浓度为1.40g/L。
3.根据权利要求1或2所述的无铬化学转化剂的使用方法，其特征在于：A、B两组分按1：6的体积比配制，处理时间0.44-30min，处理温度20-30℃。
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