CN102899652B - 用于涂装前的水基防锈剂的制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于涂装前的水基防锈剂的制备方法及应用，其中制备方法包括以下步骤：（1）成膜剂的制备：在去离子水中加入肌醇六磷酸酯，在反应釜中搅拌均匀后，加入混合醇胺，搅拌反应。（2）水基防锈剂的制备：分别用去离子水将羧酸胺，钼酸钠和硼酸胺溶解，依次加入反应釜中，与成膜剂溶液搅拌至均匀状态，制得水基防锈剂。用于涂装前的水基防锈剂的应用，其施工工艺包括脱脂→水洗→防锈→吹积水→烘干五步施工过程。本发明提供了的应用于涂装前的水基防锈剂，在满足工件工序间防腐能力的同时，对后续涂层的附着力无影响，能够实现工件在涂装前处理工序间的防锈，并且无毒环保，制备方法和施工工艺简单易行。

Description

用于涂装前的水基防锈剂的制备方法及应用

技术领域

本发明涉及具有防腐蚀性和水溶性的金属防锈剂，具体说涉及一种与涂层结合性能良好的水基防锈剂的制备方法及应用。

背景技术

在发动机缸体、变速箱缸体和桥壳等制造过程中，有的厂家采用装配后整体涂装的工艺，由于是装配总成，很多部件为防止腐蚀不能进行涂装前的磷化处理。所以整体涂装前处理工艺一般为：脱脂→水洗→水洗→烘干。脱脂采用碱性脱脂剂，温度在50-60℃，水洗采用自来水清洗。在此处理过程中工件表面极易生锈，影响后续的涂装工序。为此需在脱脂后的水洗工序中加入一定量的水基防锈剂，实现涂装前处理工序间防锈。

发动机缸体、变速箱缸体和桥壳等装配和涂装前处理工序中，均需采用水基防锈剂实现工序间防锈，但普通的防锈剂中的组成成分会降低涂层的附着力，影响涂层质量。国内防锈剂产品很多，但在保证防腐蚀能力的同时无法满足在涂装前使用且不影响涂层附着力的要求。

另外，现在使用的防锈剂含有亚硝酸盐、重铬酸盐等有毒物质，对环境和人类造成了很大的危害，并且配置方法复杂，实际使用不便。

发明内容

针对现有防锈剂存在的有毒、配制复杂，使用不便的问题，本发明提供了一种应用于涂装前的水基防锈剂，它的不同之处在于，满足工件工序间防腐能力的同时，对后续涂层的附着力无影响，能够实现工件在涂装前处理工序间的防锈。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

用于涂装前的水基防锈剂的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

（1）成膜剂的制备

首先将20-25份去离子水加入到反应釜中，加热到50-60℃，加入3-6份的肌醇六磷酸酯，搅拌5-10分钟，再加入10-15份的混合醇胺，控制温度45-60℃，搅拌反应34小时，制得成膜剂；

所述混合醇胺为一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺按照重量比为1：1：2的比例混合制备而成；

（2）水基防锈剂的制备

按照重量比，分别用42-53份去离子水将4-6份月桂酸二乙醇胺，1-3份钼酸钠和48份硼酸胺溶解，依次加入反应釜中，控制温度45-60℃，与步骤（1）制得的成膜剂搅拌至均匀状态，制得水基防锈剂；

所述份数均为重量份。

利用上述制备方法制备得到的用于涂装前的水基防锈剂。

用于涂装前的水基防锈剂在防止易生锈工件上生锈的应用。

用于涂装前的水基防锈剂在防止易生锈工件上生锈的应用，应用时步骤如下：

（1）脱脂：采用低碱无磷液体脱脂剂，使用浓度为3-5%，对要处理的工件两次喷淋脱脂，喷淋压力为120-200kPa,处理温度45±5℃，单次处理时间为3min；

（2）水洗：采用工业用自来水进行喷淋水洗，喷淋压力为120-200kPa,处理温度常温，处理时间为1min；

（3）防锈剂处理：采用上述步骤制备的水基防锈剂，加入去离子水，配成浓度为2～5%水基防锈剂水溶液，使用水基防锈剂水溶液对要处理的工件喷淋处理，喷淋压力为120-200kPa,处理温度5～45℃，处理时间3分钟；

（4）吹积水：采用500-600kpa压力下的压缩空气对处理后的工件进行吹干；

（5）烘干：对处理后的工件进行烘干，烘干时工件温度控制在60±5℃，烘干时间为10min。

本发明的有益效果为：

1、本发明作为涂装前处理工序防腐蚀的用途，选用不溶于乙醚和苯的水溶性肌醇六磷酸酯，肌醇六磷酸酯是一种从粮食作物中提取的天然无毒化工产品，由于其独特的分子结构及理化性能，对金属有极强的螯合性能，与混合醇胺反应生成高分子化合物，同时结合阴离子表面活性剂羧酸胺和小分子缓释材料钼酸钠、硼酸铵，可在金属表面形成一层致密的钝化保护膜层，使金属与空气隔绝，防止外界腐蚀介质的进入，保护金属表面不被腐蚀，有效地抑制金属的腐蚀。由于在金属表面形成的钝化膜与有机涂料有相近的化学性质，相互间有很好的粘合性能，可替代涂装前的磷化处理工序。

2、月桂酸二乙醇胺作为防锈剂中的一种添加剂，主要用来加强防锈剂的附着强度及分散均匀性，起到增强防锈能力的作用。

3、本发明为中性水基防锈剂，不含亚硝酸盐、磷酸盐、重铬酸盐等毒害物质。

4、本发明可代替磷化工艺用于涂装前的零件表面处理，增加涂层和基体的结合能力，不需增加设备投资，提高生产能力；降低成本；简化了工艺。

5、本发明作为涂装前处理工序易生锈或短期存放工件的防锈剂使用，配置方便，工艺流程简单。本发明描述的水基防锈剂的制备及使用方法已应用于发动机缸体、变速箱缸体及桥壳装配和涂装前处理工序中，工艺成熟，产品质量稳定，防锈效果好，并且对后续涂层的附着力无影响。

具体实施方式

实施例一

1、成膜剂肌醇六磷酸酯的优化试验

在水基防锈剂其它添加成分定量的基础上，调整肌醇六磷酸酯的量，通过相同的工艺处理，检测肌醇六磷酸酯不同的添加量对金属防锈性和后涂层附着力的影响，以确定肌醇六磷酸酯的最佳添加量，

1.1试验过程

1.1.1试验溶液制备过程

取5份月桂酸二乙醇胺，2份钼酸钠和6份硼酸胺，分别用20份去离子水溶解后混合搅拌均匀备用，另取10份的混合醇胺备用。上述用料分别配制五份备用，分别取肌醇六磷酸酯2份、3份、5份、6份、8份，按水基防锈剂的制备方法步骤进行处理，分别标记为1#、2#、3#、4#、5#。

1.1.2试验样片前处理先将试片油污清除，取出水洗备用。

1.1.3试验过程分别将试片浸泡在1-5#试验防锈剂溶液中，取出干燥。分别按照GB2361《防锈油脂湿热试验方法》进行防锈试验；按照GB/T 9286《色漆和清漆漆膜的划格试验》进行后涂层附着力试验。

1.2试验结果

实验结果列于表1中。

表1肌醇六磷酸酯的添加量对金属防锈性和后涂层附着力的影响

试样	1#	2#	3#	4#	5#
						防锈性	局部生锈	无锈	无锈	无锈	无锈
附着力	I级	I级	I级	I级	Ⅱ级

通过以上试验，肌醇六磷酸酯的浓度对金属防腐蚀性和后涂层附着力均有明显影响。浓度低有利于提高后涂层附着力，但浓度太低又会影响金属防腐蚀性。试验结果是当肌醇六磷酸酯的添加量在3～6份时金属防腐蚀性和附着力均较好。

2、水基防锈剂的应用：

2.1施工工艺流程：脱脂→水洗→防锈→吹积水→烘干，脱脂前必须保证工件表面无严重油污、无锈、无尘。

2.2工艺具体描述：

2.2.1脱脂：采用HX-T11低碱无磷液体脱脂剂，使用浓度为3-5%，对工件进行连续两次喷淋脱脂，喷淋压力为140kPa,处理温度45℃，处理时间为3min。

2.2.2水洗：采用工业用自来水进行喷淋水洗，喷淋压力为140kPa,处理温度常温，处理时间为1min。

2.2.3防锈剂处理：在制备的水基防锈剂中加入去离子水，配成浓度为2%的水基防锈剂水溶液，使用水基防锈剂水溶液对要处理的工件进行喷淋处理，喷淋压力为140kPa,处理温度30℃，处理时间3分钟，保持工作液PH值8-9。

2.2.4吹积水：采用500-600kpa压力下压缩空气对处理后的工件易积液部位进行吹干。

2.2.5烘干：对处理后的工件进行烘干，烘干时工件温度控制在60℃，烘干时间为10min。

实施例二

1、月桂酸二乙醇胺的优化试验

在水基防锈剂其它添加成分定量的基础上，调整羧酸胺的量，通过相同的工艺处理，检测羧酸胺不同的添加量对金属防锈性和后涂层附着力的影响，以确定羧酸胺的最佳添加量。

1.1试验过程

1.1.1试验溶液制备过程

取2份钼酸钠和6份硼酸胺，分别用45份去离子水溶解后混合搅拌均匀备用，另取10份的混合醇胺和4份的肌醇六磷酸酯混合反应后备用。上述用料分别配制五份备用，分别取月桂酸二乙醇胺2份、4份、5份、6份、8份，按水基防锈剂的制备方法进行处理，分别标记为6#、7#、8#、9#、10#。

1.1.2试验样片前处理先将试片油污清除，取出水洗备用。

1.1.3试验过程分别将试片浸泡在防锈剂中，取出干燥。分别按照GB2361《防锈油脂湿热试验方法》进行防锈试验；按照GB/T 9286《色漆和清漆漆膜的划格试验》进行后涂层附着力试验。

1.2试验结果

实验结果列于表2中

表2月桂酸二乙醇胺的添加量对金属防锈性和后涂层附着力的影响

试样

6#

7#

8#

9#

10#

防锈性	局部生锈	无锈	无锈	无锈	无锈
						附着力	I级	I级	I级	I级	Ⅱ级

依据以上试验结果，月桂酸二乙醇胺的浓度对金属防腐蚀性和后涂层附着力均有影响。浓度低有利于提高后涂层附着力，但浓度太低又会影响金属防腐蚀性。试验结果是当羧酸胺的添加量在4～6份时金属防锈性和后涂层附着力均较好。

2、水基防锈剂施工工艺：

2.1施工工艺流程：脱脂→水洗→防锈→吹积水→烘干，脱脂前必须保证工件表面无严重油污、无锈、无尘。

2.2工艺具体描述：

2.2.1脱脂：采用PA30-SM3低碱无磷液体脱脂剂，使用浓度为3-5%，对工件进行两道喷淋脱脂，喷淋压力为180kPa,处理温度50℃，处理时间为3min。

2.2.2水洗：采用工业用自来水进行喷淋水洗，喷淋压力为180kPa,处理温度常温，处理时间为1min。

2.2.3防锈剂处理：在制备的水基防锈剂中加入去离子水，配成浓度为5%的水基防锈剂水溶液，使用水基防锈剂水溶液对要处理的工件进行喷淋处理，喷淋压力为180kPa,处理温度45℃，处理时间3分钟。

2.2.4吹积水：采用500-600kpa压力压缩空气对处理后的工件易积液部位进行吹干。

2.2.5烘干：对处理后的工件进行烘干，烘干时工件温度控制在65℃，烘干时间为10min。

实施例三

1.混合醇胺的优化试验

1.1试验过程

1.1.1试验溶液制备过程

首先将25份去离子水加热到50-60℃，取肌醇六磷酸酯4份进行5-10分钟搅拌溶解，均匀后备用，上述溶液制备五份备用。然后按表3比例分别称取相应量的一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺，进行混合，并将试剂标记为A、B、C、D、E和F。

表3不同比例的混合醇胺试剂

试剂	A	B	C	D	E	F
							一乙醇胺	1	2	1	2	1	1
二乙醇胺	1	2	2	1	2	1

三乙醇胺

1

2

1

1

2

2

分别向准备好的五份肌醇六磷酸酯溶液中加入标记为A～F的混合醇胺试剂，控制温度在45-60℃之间，搅拌反应3-4小时。

再取5份月桂酸二乙醇胺，2份钼酸钠和6份硼酸胺溶解于去离子水中，并制备五份溶液。按水基防锈剂的制备方法进行处理，试验溶液分别标记为11#、12#、13#、14#、15#、16#。

1.1.2试片前处理先将试片表面油污清除，取出水洗备用。

1.1.3试验过程

1.1.3.1分别检测A、B、C、D、E和F混合醇胺试剂的pH值；

1.1.3.2分别将试片浸泡在11#、12#、13#、14#、15#、16#防锈剂中，取出干燥。分别按照GB2361《防锈油脂湿热试验方法》进行防锈试验；按照GB/T 9286《色漆和清漆漆膜的划格试验》进行后涂层附着力试验。

1.2试验结果

实验结果列于表4和表5中。

表4不同比例的混合醇胺试剂的PH值

混合醇胺试剂	A	B	C	D	E	F
							pH值	8.7	11.0	10.0	10.5	10.2	9.5

表5不同比例的混合醇胺对金属防锈性和后涂层附着力的影响

试样

11#

12#

13#

14#

15#

16#

防锈性

局部锈蚀

无锈

无锈

无锈

无锈

无锈

附着力

I级

Ⅱ级

I级

Ⅱ级

Ⅱ级

I级

依据以上试验结果，混合醇胺的比例对溶液的pH值影响较大，pH值低于9时对防锈剂的防锈效果影响较大，但pH值高于10时对于金属工件和操作人员等因素有影响；也对防锈性和附着力有一定影响。通过对以上试验的结果进行比较，16#效果较好。也就是混合醇胺重量比为一乙醇胺:二乙醇胺:三乙醇胺=1:1:2。

2、水基防锈剂施工工艺：

2.1施工工艺流程：脱脂→水洗→防锈→吹积水→烘干，脱脂前必须保证工件表面无严重油污、无锈、无尘。

2.2工艺具体描述：

2.2.1脱脂：采用型号为HX-T11低碱无磷液体脱脂剂，使用浓度为4%，对工件进行两道喷淋脱脂，喷淋压力为160kPa,处理温度50℃，处理时间为3min。

2.2.2水洗：采用工业用自来水进行喷淋水洗，喷淋压力为160kPa,处理温度常温，处理时间为1min。

2.2.3防锈剂处理：在制备的水基防锈剂中加入去离子水，配成浓度为5%的水基防锈剂水溶液，使用水基防锈剂水溶液对要处理的工件进行喷淋处理，喷淋压力为160kPa,处理温度45℃，处理时间3分钟。

2.2.4吹积水：采用500-600kpa压力下的压缩空气对处理后的工件易积液部位进行吹干。

2.2.5烘干：对处理后的工件进行烘干，烘干时工件温度控制在65℃，烘干时间为10min。

本发明描述的水基防锈剂的制备及施工工艺已应用于发动机缸体、变速箱缸体和桥壳装配和涂装前处理工序中，工艺成熟，产品质量稳定，防锈效果好，并且对后续涂层的附着力无影响。

Claims (1)

1.用于涂装前的水基防锈剂在防止易生锈工件上生锈的应用,其特征是，应用时步骤如下：

（1）脱脂：采用低碱无磷液体脱脂剂，使用浓度为3-5%，对要处理的工件连续两次喷淋脱脂，喷淋压力为120-200kPa, 处理温度45±5℃，单次处理时间为3min；

（2）水洗：采用工业用自来水进行喷淋水洗，喷淋压力为120-200kPa,处理温度常温，处理时间为1min；

（3）防锈剂处理：采用所述的水基防锈剂，加入去离子水，配成浓度为2～5%水基防锈剂水溶液，使用水基防锈剂水溶液对要处理的工件喷淋处理，喷淋压力为120-200kPa,处理温度5～45℃，处理时间3分钟；

（4）吹积水：采用500-600kpa压力下的压缩空气对处理后的工件进行吹干；

（5）烘干：对处理后的工件进行烘干，烘干时工件温度控制在60±5℃，烘干时间为10min；

所述用于涂装前的水基防锈剂，通过如下步骤制备得到，具体步骤如下：

（1）成膜剂的制备

首先将20-25份去离子水加入到反应釜中，加热到50-60℃，加入3-6份的肌醇六磷酸酯，搅拌5-10分钟，再加入10-15份的混合醇胺，控制温度45-60℃，搅拌反应3-4小时，制得成膜剂；

所述混合醇胺为一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺按照重量比为1：1：2的比例混合制备而成；

（2）水基防锈剂的制备

按照重量比，分别用42-53份去离子水将4-6份月桂酸二乙醇胺，1-3份钼酸钠和4-8份硼酸胺溶解，依次加入反应釜中，控制温度45-60℃，与步骤（1）制得的成膜剂搅拌至均匀状态，制得水基防锈剂；

所述份数均为重量份。