CN103276386A - 黄铜炮弹弹壳无铬环保型钝化剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种既可保证钝化质量且利于环保的黄铜炮弹弹壳无铬环保型钝化剂及制备方法，所用原料及质量百分比如下：植酸1~4%、草酸0.8~2%、苯甲酸钠1~8%、钼酸钠1~4%、三乙醇胺1~10%、苯骈三氮唑0.8~2.8%、氢氧化钾0.1~1%、工业酒精1~10%及水余量。按如下步骤制备：先将计算称量的苯骈三氮唑溶解到计算称量的工业酒精中备用；再将计算称量1/2的水加入到反应釜中，启动搅拌器；然后将计算称量的植酸、草酸、苯甲酸钠、钼酸钠、氢氧化钾、三乙醇胺以及备用的苯骈三氮唑溶液依次徐徐加入到反应釜中，搅拌至溶液呈透明状，最后再将剩余的1/2水量加入其中，继续搅拌1~2小时。

Description

黄铜炮弹弹壳无铬环保型钝化剂及制备方法

技术领域

本发明涉及一种钝化剂及制备方法，尤其是一种既可保证钝化质量且利于环保的铜炮弹弹壳无铬环保型钝化剂及制备方法。

背景技术

磷化是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。为了提高磷化膜层的防腐蚀性能和增加其减摩润滑性能，在磷化之后有时需要对磷化膜进行填充处理或封闭处理，统称为钝化处理，如在工业生产中均需要对铜及铜合金工件进行钝化处理。虽然所形成的钝化膜很薄，但是一方面它可以防止铜及铜合金工件表面在大气中的硫化物、碳酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐以及氯化物的腐蚀作用而发暗变色，具有一定的防护性和装饰性。另一方面，铜及铜合金工件做完钝化处理后，多数需要在其表面上再进行喷涂、浸涂或电泳涂料涂装，所形成的钝化膜又能具备附合喷涂涂装性能的技术要求。因此钝化膜具有多孔性、吸附性、均匀细致，并可保证涂料层与铜及铜合金基体表面的附着能力。

目前，对于诸如黄铜炮弹弹壳等铜及铜合金工件的钝化处理工艺是碱性予脱脂→碱性脱脂→水洗→弱酸性腐蚀→水洗→光亮酸洗→水洗→中和→水洗→重铬酸钾钝化→水洗→热水洗→烘干→自动浸渍丙烯酸透明清漆→烘干固化→检验包装。重铬酸钾钝化主要是采用性能极强的氧化剂重铬酸钾、重铬酸钠或铬酐配制成相关的钝化工作液，在一定的工艺参数和工艺条件下，重铬酸盐和铬酐与铜及铜合金发生络合反应，生成重铬酸铜盐或铬酸铜盐的钝化膜层，当与黄铜工件反应时，还要同时生成重铬酸锌或铬酸锌盐膜，并与铜盐形成复合的钝化膜。然而铬化处理工作液中含有六价铬离子，对地下水、土壤等环境，以及对人体都具有十分严重的污染和侵害，为此成为国家环保法严格控制使用的工艺材料。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种既可保证钝化质量且利于环保的黄铜炮弹弹壳无铬环保型钝化剂及制备方法。

本发明的技术解决方案是：一种黄铜炮弹弹壳无铬环保型钝化剂，其特征在于所用原料及质量百分比如下：植酸1~4%、草酸0.8~2%、苯甲酸钠1~8%、钼酸钠1~4%、三乙醇胺1~10%、苯骈三氮唑0.8~2.8%、氢氧化钾0.1~1%、工业酒精1~10%及水余量。

一种上述黄铜炮弹弹壳无铬环保型钝化剂的制备方法，其特征在于按如下步骤进行：

a. 先将计算称量的苯骈三氮唑溶解到计算称量的工业酒精中备用；

b. 再将计算称量1/2的水加入到反应釜中，启动搅拌器，控制转速为40~60转；然后将计算称量的植酸、草酸、苯甲酸钠、钼酸钠、氢氧化钾、三乙醇胺以及备用的苯骈三氮唑溶液依次徐徐加入到反应釜中，搅拌至溶液呈透明状，最后再将剩余的1/2水量加入其中，继续搅拌1~2小时。

本发明所用原料中不含有重铬酸盐或铬酸等Cr⁺⁶离子，安全、环保；各组分相互配合作用，能与黄铜中的铜和锌相互作用，反应生成具有附着力良好，耐蚀性优良的金属保护膜层。钝化膜外观具有均匀的彩虹色到古铜色（深褐色为不合格）；用滤纸或棉布轻擦拭时，钝化膜层不脱落；用5%硝酸（d=1.42）液滴在钝化膜表面上，气泡产生时间大于6s；用氨水液滴在钝化膜表面上，大于120s表面才开始变黑。

具体实施方式

实施例1：

所用原料及质量百分比如下：质量浓度为45%的植酸4%、草酸0.8%、苯甲酸钠8%、钼酸钠1%、三乙醇胺10%、苯骈三氮唑0.8%、氢氧化钾1%、工业酒精1%及水余量。

按如下步骤制备：

a. 先将计算称量的苯骈三氮唑溶解到计算称量的工业酒精中备用；

b. 再将计算称量1/2的水加入到反应釜中，启动搅拌器，控制转速为40~60转；然后将计算称量的植酸、草酸、苯甲酸钠、钼酸钠、氢氧化钾、三乙醇胺以及备用的苯骈三氮唑溶液依次徐徐加入到反应釜中，搅拌至溶液呈透明状，最后再将剩余的1/2水量加入其中，继续搅拌1~2小时。

实施例2：

所用原料及质量百分比如下：质量浓度为50%的植酸1%、草酸2%、苯甲酸钠1%、钼酸钠4%、三乙醇胺1%、苯骈三氮唑2.8%、氢氧化钾0.1%、工业酒精10%及水余量。

制备方法同实施例1。

实施例3：

所用原料及质量百分比如下：质量浓度为45~50%的植酸2%、草酸1.5%、苯甲酸钠4%、钼酸钠3%、三乙醇胺5%、苯骈三氮唑1.8%、氢氧化钾0.5%、工业酒精5%及水余量。

制备方法同实施例1。

反应机理：

通常可用下面的反应式来严格定义和表达黄铜化学钝化的生成：

mM+nAz→MmAn+nZe-

式中，M为表层的金属原子，Az-为工作液有效介质中价态为Z的阴离子。根据上述原理，本发明采用双套系列的钝化组合体工作液：一套是以植酸为主体，苯甲酸钠和三乙醇胺为助剂和添加剂，因为植酸对于铜和锌都是十分罕见的多齿螯合剂，它不仅能使由铜锌组成的黄铜显著提高抗腐蚀，而且更能改善黄铜与有机涂料的粘结性。另一套是以苯骈三氮唑为主体，以草酸、钼酸钠为助剂，以氢氧化钾为添加剂。因为苯骈三氮唑对铜及铜合金具有极强的钝化能力，它的水溶液在微量溶解黄铜中锌的同时即可生成钝化膜层。试验证明：苯骈三氮唑在黄铜表面上所生成的钝化膜与有机涂料的结合力是十分有效的。

本发明黄铜钝化成膜机理为：在植酸、苯骈三氮唑、以及相关助剂和添加剂的联合作用下，首先在黄铜表面上形成铜锌两种稳定的结晶核心，即成核作用，随后继续促进晶体成长。由于成核和晶体成长，不是在钝化处理液中，而是在黄铜工件表面上发生以及受到钝化处理工作液有效浓度差异的扩散作用的影响，诱发了黄铜表面结晶发生的异相成核作用而有益于钝化反应过程的进行。

按照现有技术的方法进行钝化：脱脂→碱性脱脂→水洗→弱酸性腐蚀→水洗→光亮酸洗→水洗→中和→水洗→钝化→水洗→热水洗→烘干→自动浸渍丙烯酸透明清漆→烘干固化→检验包装。其中，钝化所用钝化液采用本发明实施例1、2或3，按质量浓度5~10%加水配制工作液，25~40℃浸泡3~5min。

所形成的取代铬化的环保型黄铜钝化膜层，完全满足了中国兵器工业WJ-539-2007技术条件的要求。

Claims (2)

1.一种黄铜炮弹弹壳无铬环保型钝化剂，其特征在于所用原料及质量百分比如下：植酸1~4%、草酸0.8~2%、苯甲酸钠1~8%、钼酸钠1~4%、三乙醇胺 1~10%、苯骈三氮唑0.8~2.8%、氢氧化钾0.1~1%、工业酒精1~10%及水 余量。

2.一种如权利要求1所述黄铜炮弹弹壳无铬环保型钝化剂的制备方法，其特征在于按如下步骤进行：

a. 先将计算称量的苯骈三氮唑溶解到计算称量的工业酒精中备用；

b. 再将计算称量1/2的水加入到反应釜中，启动搅拌器，控制转速为40~60转；然后将计算称量的植酸、草酸、苯甲酸钠、钼酸钠、氢氧化钾、三乙醇胺以及备用的苯骈三氮唑溶液依次徐徐加入到反应釜中，搅拌至溶液呈透明状，最后再将剩余的1/2水量加入其中，继续搅拌1~2小时。