CN102251238A - 一种金属表面调整剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属表面调整剂的制备方法，按质量份数计，先将1～5份二氧化钛和5～10份纯碱混合均匀；再加入2～5份片碱和1～3份水，持续搅拌至浆状；然后边搅拌边缓慢加入磷酸10～20份，继续搅拌并保持温度80～95℃；然后分批加入6～10份三聚磷酸钠，持续搅拌，直至物料由液状变成粉状(物料逐渐从液状变成浆状，然后变成半固体状，最后呈粉状，此时物料为半成品)，待粉状物料冷却后，将其与20～40份的三聚磷酸钠和1～5份EDTA(乙二胺四乙酸)混合均匀后进行粉碎，即获得金属表面调整剂成品。本技术方案的表调剂能使磷化温度降至4℃以下，并且稳定性更好，换槽周期更长。

Description

一种金属表面调整剂的制备方法

技术领域

本发明涉及金属表面磷化处理技术中使用的金属表面调整活化剂，尤其涉及一种金属表面调整剂的制备方法。

背景技术

钢铁锌系磷化中使用表调剂可以使磷化工艺所要求的温度从中温(70-80℃)降低到低温(40℃左右)，并且使磷化膜质量大为提高。但随着环保要求越来越严格及能源价格的上涨，要求磷化工艺逐步向常温方向发展，这其中主要手段就是依靠不断提高表调剂质量来达到这一目标。经过科技人员不断努力，已能将磷化工艺控制在20℃以下。但随着表调剂质量的提高，磷化工艺的进步，进一步降低磷化温度却变得越来越困难。

普通表调剂对磷化反应的加速作用都有一定限度，一般当水温低于15℃时，磷化反应便难以进行或者反应速度非常慢而失去使用价值，更有相当企业以草酸来充当表调剂，磷化质量更难以保证，找国大部分地区冬天时的水温都比较低，如果使用普通表调剂，就不得不在磷化工序中采取加温措施，否则生产将难以保证。此外，普通表调剂一般稳定性较差，其水溶液静置一夜后就会发生沉降，其性状表现为底部是絮状沉淀，上部则为澄清液，这时表调剂的表调效果就会降低甚至完全失去。普通表调剂槽液的使用周期一般为5至10天，届时表调剂的表调效果会很差，既使添加表调剂，效果也不会有多大改善，此时便不得不全部更换，重新配槽。产生以上缺陷的主要原因是表调剂中起主要作用的胶体磷酸钛活性不高，在钢铁表面上产生晶核的数量不够多，因此限制了对磷化反应的促进作用。

表调剂中起主要作用是胶体磷酸钛，不同的含钛化合物只要能合成至胶体磷酸钛，都会具有某种表调作用，但是作用效果会相差很大；同样对于同一种含钛化合物，也可以使用不同方法合成胶体磷酸钛，但它们的表调作用也会有所差别。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种金属表面调整剂的制备方法，选用合适的原料采用合适方法来生产质量最好的表调剂产品，

为了达到上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种金属表面调整剂的制备方法，按质量份数计，先将1～5份二氧化钛和5～10份纯碱混合均匀；再加入2～5份片碱和1～3份水，持续搅拌至浆状；然后边搅拌边缓慢加入磷酸10～20份，继续搅拌并保持温度80～95℃；然后分批加入6～10份三聚磷酸钠，持续搅拌，直至物料由液状变成粉状(物料逐渐从液状变成浆状，然后变成半固体状，最后呈粉状，此时物料为半成品)，待粉状物料冷却后，将其与20～40份的三聚磷酸钠和1～5份EDTA(乙二胺四乙酸)混合均匀后进行粉碎，即获得金属表面调整剂成品。

上述方案，从筛选原料出发，摒弃了大部分生产厂商使用的原料如低含量硫酸氧钛和氟钛酸钾，而使用二氧化钛。二氧化钛化学性质一般情况下非常稳定，不易和其它物质起化学反应，更无法直接让它和磷酸反应生成胶体磷酸钛，但二氧化钛本身又有纯度高、杂质少的优点，用它来生产表调剂就具有其它原料无可比拟的优越性。为此，找们设计了独特的两步法反应途径来合成胶体磷酸钛，即先生成中间产物，然后再生成胶体磷酸钛。具体来说就是设法让其先和碱性物质反应，使其中全部或者大部分原料先转化成中间产物，再用酸性物质中和剩余的碱性物质并使酸性物质过量，然后在酸性条件下继续反应，最后生成目标产物。在这个过程中会产生较多热量，这样一方面可以维持反应所需的温度，另一方面可以使中间产物及未转化的二氧化钛更快更彻底地变成胶体磷酸钛。同时为了控制反应进程，避免反应太过剧烈，在反应过程中优选加入缓冲剂，这样既可以防止物料暴沸，消除生产中的安全隐患，减少产品损失；又能在较长时间内保持合适的温度，让反应进行得更为彻底。缓冲剂优选硼砂。

作为优选，所述二氧化钛为锐钛型二氧化钛。

经过仔细分析，找们发现虽然二氧化钛化学性质一般较为稳定，但其产品拥有众多的型号，产品相互之间的分子结构和表观性能都有所不同，这会导致其化学性质和物理性质也有所差别。经过大量试验，我们在众多型号的二氧化钛中筛选出锐钛型二氧化钛，它的化学性质相对活泼，特别是具有某些两性化合物的特点，即在一定条件下既能和酸反应，也能和碱反应，非常适合两步法反应途径制备表调剂。

作为优选，所述加入磷酸过程控制时间在5～15分钟，更优选8～10分钟，加完后继续搅拌15～50分钟并保持温度80～95℃。这样可以保证充分反应。

本发明由于采用了以上的技术方案，其优点主要体现在以下几个方面：

普通表调剂对磷化反应的加速作用都有一定限度，一般当水温低于15℃时，磷化反应便难以进行或者反应速度非常慢而失去使用价值，更有相当企业以草酸来充当表调剂，磷化质量更难以保证。而使用本专利表调剂，和一般磷化液配合，生成的磷化膜更为细致。与此同时，本专利表调剂对生成磷化膜的加速作用也越明显，对磷化反应的温度要求也越低，甚至水温低至4℃时，磷化反应也能顺利进行，真正做到常温磷化，这在实际工作中非常有意义，因为我国大部分地区冬天时的水温都比较低，如果使用普通表调剂，就不得不在磷化工序中采取加温措施，否则生产将难以保证，而使用本专利表调剂，在磷化工序中就可以省去加温设备，既节约了人力物力，同时又有很好的环境效益。

除此之外，普通表调剂一般稳定性较差，其水溶液静置一夜后就会发生沉降，其性状表现为底部是絮状沉淀，上部则为澄清液，这时表调剂的表调效果就会降低甚至完全失去。而本专利表调剂的稳定性较好，其水溶液一般不发生沉降，既便长时间放置后，底部可能略微有沉淀产生，但上部溶液依旧保持胶体状态，而表调效果不会有什么影响。

另外从理论上讲，胶体磷酸钛溶液是一种不稳定体系，必然会随着时间的推移而活性逐渐降低，表现在普通表调剂槽液的使用周期一般为5至10天，届时表调剂的表调效果会很差，既使添加表调剂，效果也不会有多大改善，此时便不得不全部更换，重新配槽。而本专利表调剂换槽周期要长得多，一般在一个月以上，并且可以采取部分更新的方法(即排放掉部分旧槽液，补充清水后再配槽)，这样对用户来说就更为省水、省时、省力，并减少废水排放量。

同时，本专利制备方法充分利用原料本身反应所产生的热量，整个生产过程无需加热，既节约了设备投资，降低能源消耗，又符合当今社会低碳环保的要求。并且加入填充剂——三聚磷酸钠，在满足性能要求的同时可以降低生产成本。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

实施例1：

一种金属表面调整剂的制备方法，先将1kg锐钛型二氧化钛和5kg纯碱混合均匀；再加入2kg片碱和1kg水，持续搅拌至浆状；然后边搅拌边缓慢加入磷酸10kg，加入磷酸过程控制时间在8分钟左右，加完后继续搅拌20分钟左右并保持温度80～95℃；然后分批加入6kg三聚磷酸钠，持续搅拌，物料逐渐从液状变成浆状，然后变成半固体状，最后呈粉状，此时物料为半成品；待粉状物料冷却后，将其与20kg的三聚磷酸钠和1kgEDTA混合均匀后进行粉碎包装，即获得金属表面调整剂成品。

实施例2：

一种金属表面调整剂的制备方法，先将5kg锐钛型二氧化钛和10kg纯碱混合均匀；再加入5kg片碱和3kg水，持续搅拌至浆状；然后边搅拌边缓慢加入磷酸20kg，加入磷酸过程控制时间在10分钟左右，加完后继续搅拌半小时左右并保持温度80～95℃；然后分批加入10kg三聚磷酸钠，持续搅拌，物料逐渐从液状变成浆状，然后变成半固体状，最后呈粉状，此时物料为半成品；待粉状物料冷却后，将其与40kg的三聚磷酸钠和5kgEDTA混合均匀后进行粉碎包装，即获得金属表面调整剂成品。

实施例3：

一种金属表面调整剂的制备方法，先将3kg二氧化钛和8kg纯碱混合均匀；再加入4kg片碱和2kg水，持续搅拌至浆状；然后边搅拌边缓慢加入磷酸15kg，继续搅拌并保持温度80～95℃；然后分批加入8kg三聚磷酸钠，持续搅拌，物料逐渐从液状变成浆状，然后变成半固体状，最后呈粉状，此时物料为半成品；待粉状物料冷却后，将其与30kg的三聚磷酸钠和3kgEDTA混合均匀后进行粉碎包装，即获得金属表面调整剂成品。本实施例中，所述加入磷酸过程控制时间在15分钟左右，加完后继续搅拌50分钟并保持温度80～95℃。

Claims (3)

1.一种金属表面调整剂的制备方法，其特征在于，按质量份数计，先将1～5份二氧化钛和5～10份纯碱混合均匀；再加入2～5份片碱和1～3份水，持续搅拌至浆状；然后边搅拌边缓慢加入磷酸10～20份，继续搅拌并保持温度80～95℃；然后分批加入6～10份三聚磷酸钠，持续搅拌，直至物料由液状变成粉状；待粉状物料冷却后，将其与20～40份的三聚磷酸钠和1～5份EDTA混合均匀后进行粉碎，即获得金属表面调整剂成品。

2.根据权利要求1所述的一种金属表面调整剂的制备方法，其特征在于，所述二氧化钛为锐钛型二氧化钛。

3.根据权利要求1或2所述的一种金属表面调整剂的制备方法，其特征在于，所述加入磷酸过程控制时间在5～15分钟，加完后继续搅拌15～50分钟并保持温度80～95℃。