CN103194742B - 一种用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂及其制造方法和应用 - Google Patents
一种用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂及其制造方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂及应用及其制造方法，属于有机/无机复合功能材料领域，其组成成份及重量比为：复合成膜促进剂2-6份，络合剂0.5-8份，亚硝酸钠3-8份，马来酰亚胺3-5份，羟甲基纤维素3-8份，增稠剂0.5-8份，消泡剂0.2-0.8份，杀菌剂0.2-0.5份，分散流平剂0.2-0.5份，去离子水20-50份。本发明主要基于成膜剂中的阴性离子与金属基体生成化合物，然后纤维素及络合剂充当了成膜促进剂，促进了发黑镀膜的致密性和牢固性，有效的解决了膜层厚度不均的问题。
Description
技术领域
本发明属于有机/无机复合功能材料领域，具体地说，涉及可用于制备金属表面防腐涂层的镀膜剂，更具体地说，涉及一种用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂及其制造方法和应用。
背景技术
金属表面镀膜技术主要用于金属工件的防腐和外观装饰。常见的金属表面镀膜工艺有有机镀膜工艺和无机镀膜工艺。常见的单一镀膜工艺存在不同的问题，例如有机涂层热稳定性和化学稳定性差的问题，而无机涂层也存在碾、压伸机柔韧性能差的缺点，现在迫切需要兼具有机材料及无机材料的综合保护镀膜能够对金属表面起到防腐作用，同时也能满足美观等个性化需求。
中国专利申请号：201010594188.9 ，公开日2011年04月20日，公开了一份名称为用于钢铁表面的常温发黑液及配制方法的专利申请文件，该常温发黑液及其配置方法，广泛适用于各种合金钢、铸铁等成品或零部件的发黑处理。常温发黑液配制方法是（g/L）：硫酸铜2～4，亚硒酸5～8，磷酸二氢钾2～4，对苯二酚1.5～3，磷酸3～5和OP—10 0.08～0.3。配制时先将各种原料（磷酸和OP-10除外）分别用去离子水加温溶解充分混合，最后加入磷酸和OP—10搅拌均匀即可。
中国专利号93119784.8，公开日1994年04月20日，公开了一份名称为钢铁常温快速发黑剂的专利文件，该发明的钢铁表面常温快速发黑剂，其由铜盐、硒盐、磷酸盐、硝酸盐、柠檬酸盐、碳酰胺和六次甲基四胺的混合液组成。
但是这些发黑液存在污染严重、操作伤害大，以及发黑镀膜时间稍长就会出现膜层过厚、沉渣过多、膜表面均匀度和光泽度不一致、膜层粘手等问题。
发明内容
要解决的问题
针对现有发黑液存在污染严重、操作伤害大，以及发黑镀膜时间稍长就会出现膜层过厚、沉渣过多、膜表面均匀度和光泽度不一致、膜层粘手的问题，本发明提供一种用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂及其制造方法和应用，有机/无机杂化涂层与金属机体表面利用金属前道工序的余温产生牢固的共价键结合体，显著提高了金属表面与涂层间的结合效果，同时有机冠能团的存在使得金属表面的界面结合力和涂层致密性得到极大提高，很好的起到防腐蚀的效果，有效提高金属基体在腐蚀环境中的使用寿命。
技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂，其组成成份及重量比为：复合成膜促进剂2-6份，络合剂0.5-8份，亚硝酸钠3-8份，马来酰亚胺3-5份，羟甲基纤维素3-8份，增稠剂0.5-8份，消泡剂0.2-0.8份，杀菌剂0.2-0.5份，分散流平剂0.2-0.5份，去离子水20-50份。
所述的复合成膜促进剂5份，络合剂2份，亚硝酸钠5份，马来酰亚胺5份，羟甲基纤维素3份，增稠剂1份，消泡剂0.5份，杀菌剂0.5份，分散流平剂0.5份，去离子水30份。
所述的复合成膜促进剂为乙烯基乙二醇丁醚和聚乙烯醇的混合物，其中乙烯基乙二醇丁醚和聚乙烯醇的重量比为7:3；所述的络合剂为三乙醇胺和氢氧化钠的混合物，其中三乙醇胺和氢氧化钠的重量比为9:1；所述的增稠剂为聚丙烯酰胺；所述的杀菌剂为异噻唑啉酮类衍生物MIT，其化学名称为：2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮；所述的分散流平剂为聚亚烷基二醇；所述的消泡剂为聚乙二醇。
一种用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂的制造方法，其步骤为：
（A）按比例称取20-50份的去离子水和0.45-7.2份的三乙醇胺，加入到带有搅拌装置的调和釜中；
（B）搅拌30分钟后，将2-6份重量比为7:3的乙烯基乙二醇丁醚和聚乙烯醇、0.05-0.8份的氢氧化钠、0.5-8份的聚丙烯酰胺、0.2-0.5份的异噻唑啉酮类衍生物MIT、0.2-0.5份的聚亚烷基二醇、0.2-0.8份的聚乙二醇、3-8份的亚硝酸钠、3-5份的马来酰亚胺、3-8份的羟甲基纤维素依次加入到调和釜中搅拌；
（C）充分混合分散均匀后，采用200目的袋式过滤器过滤，过滤后的液体即为镀膜剂。
优选地，所述的调和釜采用不锈钢调和釜。
一种用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂在金属防腐中的应用。
优选地，该用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂在金属防腐中应用时是在300-400℃的温度下对待处理金属进行发黑处理。
有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
（1）本发明一种用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂由复合成膜促进剂、络合剂、亚硝酸钠、马来酰亚胺、羟甲基纤维素、增稠剂、消泡剂、杀菌剂和分散流平剂组成，去离子水附着力和抗腐蚀能力显著提高，主要基于成膜剂中的阴性离子与金属基体生成化合物，然后纤维素及络合剂充当了成膜促进剂，促进了发黑镀膜的致密性和牢固性，有效的解决了膜层厚度不均的问题；
（2）本发明一种用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂的反应产物易分解，清洁环保、对环境污染小，而且原料便宜，生产的成本低；
（3）本发明在金属防腐中的应用时，处理后的工件表面光滑、膜表面均匀度和光泽度一致性好，性能稳定；
（4）本发明一种用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂的制造方法中先将去离子水和三乙醇胺加入到带有搅拌装置的调和釜中搅拌，尤其是先加入三乙醇胺，得到的发黑镀膜剂的性能更稳定，能更好的与待处理金属的表面发生反应。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
一种用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂，其组成成份及重量比为：所述的复合成膜促进剂5份，络合剂2份，亚硝酸钠5份，马来酰亚胺5份，羟甲基纤维素3份，增稠剂1份，消泡剂0.5份，杀菌剂0.5份，分散流平剂0.5份，去离子水30份。
复合成膜促进剂为乙烯基乙二醇丁醚和聚乙烯醇的混合物，其中乙烯基乙二醇丁醚和聚乙烯醇的重量比为7:3；所述的络合剂为三乙醇胺和氢氧化钠的混合物，其中三乙醇胺和氢氧化钠的重量比为9:1；所述的增稠剂为聚丙烯酰胺；所述的杀菌剂为异噻唑啉酮类衍生物MIT，其化学名称为：2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，分子式 ：C4H5NOS；所述的分散流平剂为聚亚烷基二醇；所述的消泡剂为聚乙二醇。
为了得到上述的物质，一种用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂的制造方法，其步骤为：
（A）按上述比例称取去离子水和三乙醇胺，加入到带有搅拌装置的不锈钢调和釜中，
（B）搅拌30分钟后，将本实施例中物质按上述比例和乙烯基乙二醇丁醚、聚乙烯醇、氢氧化钠、聚丙烯酰胺、异噻唑啉酮类衍生物MIT、聚亚烷基二醇、聚乙二醇、亚硝酸钠、马来酰亚胺、羟甲基纤维素按照规定比例依次加入到调和釜中搅拌，
（C）充分混合分散均匀后，采用200目的袋式过滤器过滤即可得到镀膜剂。
该用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂在金属防腐中应用，首先用于金属螺钉表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂在金属螺钉的温度为350℃的温度下进行发黑处理。镀膜时间40秒，膜厚0.2毫米，表面光滑，草酸浸泡合格。膜表面均匀度和光泽度一致、膜层不粘手，膜层与金属表面的结合力强。
实施例2
同实施例，所不同的是该用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂，其成份组成及重量比为：复合成膜促进剂4g，络合剂1g，亚硝酸钠8g，马来酰亚胺3g，羟甲基纤维素4g，增稠剂8g，消泡剂0.8g，杀菌剂0.2g，分散流平剂0.4g，去离子水25g。该用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂在待处理工件的温度为300℃的温度下进行发黑处理。镀膜时间38秒，膜厚0.015毫米，表面光滑，草酸浸泡（5%草酸浸泡时间4小时）合格。膜表面均匀度和光泽度一致、膜层不粘手，膜层与金属表面的结合力强。
实施例3
同实施例，所不同的是该用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂，其成份组成及重量比为：复合成膜促进剂6g，络合剂8g，亚硝酸钠5g，马来酰亚胺5g，羟甲基纤维素8g，增稠剂1.5g，消泡剂0.3g，杀菌剂0.3g，分散流平剂0.2g，去离子水30g。
该用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂在金属螺母的温度为400℃的温度下进行发黑处理。镀膜时间45秒，膜厚0.022毫米，表面光滑，草酸浸泡合格。膜表面均匀度和光泽度一致、膜层不粘手，膜层与金属表面的结合力强。
实施例4
同实施例，所不同的是该用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂，其成份组成及重量比为：复合成膜促进剂2g，络合剂0.5g，亚硝酸钠3g，马来酰亚胺4g，羟甲基纤维素4g，增稠剂0.5g，消泡剂0.2g，杀菌剂0.3g，分散流平剂0.3g，去离子水50g。
该用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂在某金属垫圈的温度为380℃的温度下进行发黑处理。镀膜时间38秒，膜厚0.012毫米，表面光滑，草酸浸泡合格。
Claims (7)
1.一种用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂，其特征在于：其组成成份及重量份数为：复合成膜促进剂2-6份，络合剂0.5-8份，亚硝酸钠3-8份，马来酰亚胺3-5份，羟甲基纤维素3-8份，增稠剂0.5-8份，消泡剂0.2-0.8份，杀菌剂0.2-0.5份，分散流平剂0.2-0.5份，去离子水20-50份；所述的复合成膜促进剂为乙烯基乙二醇丁醚和聚乙烯醇的混合物，其中乙烯基乙二醇丁醚和聚乙烯醇的重量比为7:3；所述的络合剂为三乙醇胺和氢氧化钠的混合物，其中三乙醇胺和氢氧化钠的重量比为9:1。
2.根据权利要求1所述的一种用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂，其特征在于：其组成成份及重量份数为：所述的复合成膜促进剂5份，络合剂2份，亚硝酸钠5份，马来酰亚胺5份，羟甲基纤维素3份，增稠剂1份，消泡剂0.5份，杀菌剂0.5份，分散流平剂0.5份，去离子水30份。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂，其特征在于：所述的增稠剂为聚丙烯酰胺；所述的杀菌剂为异噻唑啉酮类衍生物MIT；所述的分散流平剂为聚亚烷基二醇；所述的消泡剂为聚乙二醇。
4.一种用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂的制造方法，其步骤为：
（A）按重量份数称取20-50份的去离子水和0.45-7.2份的三乙醇胺，加入到带有搅拌装置的调和釜中；
（B）搅拌30分钟后，将2-6份重量比为7:3的乙烯基乙二醇丁醚和聚乙烯醇、0.05-0.8份的氢氧化钠、0.5-8份的聚丙烯酰胺、0.2-0.5份的异噻唑啉酮类衍生物MIT、0.2-0.5份的聚亚烷基二醇、0.2-0.8份的聚乙二醇、3-8份的亚硝酸钠、3-5份的马来酰亚胺、3-8份的羟甲基纤维素依次加入到调和釜中搅拌；
（C）充分混合分散均匀后，采用200目的袋式过滤器过滤，过滤后的液体即为镀膜剂。
5.根据权利要求4所述的一种用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂的制造方法，其特征在于，所述的调和釜采用不锈钢调和釜。
6.权利要求1所述的一种用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂在金属防腐中的应用。
7.根据权利要求6所述的一种用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂的应用，其特征在于：在300-400℃的温度下对待处理金属进行发黑处理。
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