CN103382556B - 一种金属铝盐覆盖膜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属铝盐覆盖膜；包括一氧化铝层，以氧化铝层为基础层或中心层，由其向上或同时向上下覆有内、外保护层,所述的内保护层为氧化锌层和氧化镍层中的至少一种，所述的外保护层为锰层；当内保护层为氧化锌层和氧化镍层两种时，氧化锌层覆在内侧，氧化镍层覆在外侧；所述的氧化铝层、氧化锌层、氧化镍层和锰层均经食用磷酸浸泡处理；所述金属铝盐覆盖膜中的氧化铝、氧化锌、氧化镍和锰满足重量比关系：氧化铝4.5-8，磷酸脂1-1.5，氧化锌0-4，氧化镍0-3，锰1-2。其可以用于在冷板，Q型材、铸铁、零部件、铸钢或有色金属的表面形成一致密的保护层。

Description

一种金属铝盐覆盖膜

本发明是基于2012年6月25日提出的申请（申请号：201210209548.8）所作出的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种环保技术，尤其涉及一种可应用于金属制造产品表面具有独特地防腐蚀功效的金属铝盐覆盖膜层。

背景技术

传统的应用金属制造产品前处理技术一般采用的是磷化技术成膜，该技术采用热运动学的理论，在60温度条件下与矿物磷酸在自然界形成的中性酸腐蚀能量、质量守恒的定律，矿物磷酸与水、氧结合释放的能量溶解二价以上的金属成为金属离子。其金属离子在热运动学中以腐蚀性应用金属产品的基体表面；金属离子吸附在基体表面——成为磷化膜，此磷化膜层中存在酸根，磷酸膜出水后必须立刻进入水洗以冲掉酸根，第二步用纯水冲洗酸根——程现中性膜层，直接进入水溶性漆，成漆膜；漆膜进入烘箱在80-120℃温度烘干成膜，达到防腐蚀的目的。在这2-3次水洗过程中会排放巨大的含有酸、磷、有毒有害重金属工业废水，易污染环境。

培育提升中国“十二五规划”，提升防腐蚀质量、抗氧化质量已是摆在我们面前的课题。绿色的环境是人们生存的基本方式，而今严重的环境污染(土地、空气、水源)被污染，环境的质量下降涉及“应用金属制造产品前处理排放的酸性物质、磷、重金属、苯、二氧化碳、二氧化硫等多种有害物质”有关。而污染源之一是我国经济的高速的发展与我国年产量钢产量逐年增长达到六亿吨钢铁的应用量的前处理排放的有毒有害物质，严重的危及着地球和人类的生存环境。实现提升应用金属制造产品表面抗氧化、耐腐蚀质量和无排放有害有毒物质是实现新型工业化《有黑色发展道路转向绿色道路发展》的必然之路。它是解决该领域污染环境必然之路，也是提升产品质量参与世界经济竟争的必然之路，也是经济持续发展必然之路。

另对于现有的不锈钢产品，在产品的涂装前需要喷砂后采用高压无气喷涂工艺，否则的话不易着漆或着色，故加工费时费力，加工成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属铝盐覆盖膜剂，其可以用来高压无气喷涂工艺、辊涂工艺、刷涂工艺、擦涂或浸渍工艺成膜在金属的表层，以形成一层致密的保护膜。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种金属铝盐覆盖膜剂，其至少包括有食用磷酸、氧化铝、磷酯酸、锰和水，还包括有氧化锌和氧化镍中的至少一种；其中，各组份所占的重量百分比为：食用磷酸10-30%，氧化铝4.5-8%，磷酸脂1-1.5%，氧化锌0-4%，氧化镍0-3%，锰1-2%，水余量。

所述的金属铝盐覆盖膜剂的各组份所占的重量百分可以是：食用磷酸10-12%，氧化铝4.5-5%，氧化锌1-2%，磷酯酸1-1.5%，锰1-2%，水余量。

所述的金属铝盐覆盖膜剂各组份所占的重量百分还可以是：食用磷酸18-20%，氧化铝5%，氧化锌2-4%，磷酯酸1-1.5%，锰1-2%，水余量。

所述的金属铝盐覆盖膜剂各组份所占的重量百分还可以是：食用磷酸20-25%，氧化铝5-8%，氧化镍1-1.8%，氧化锌2-3%，磷酯酸1-1.5%，锰1-2%，水余量。

所述的金属铝盐覆盖膜剂各组份所占的重量百分还可以是：食用磷酸25-30%，氧化铝5-8%，氧化镍1.5-3%，氧化锌2-3%，磷酯酸1-1.5%，锰1-2%，水余量。

本发明的另一目的是提供一种上述金属铝盐覆盖膜剂的制作方法，其步骤如下：

1）首先按配比备料,其中，食用磷酸10-30%，氧化铝4.5-8%，磷酸脂1-1.5%，氧化锌0-4%，氧化镍0-3%，锰1-2%，余量水按需要分成若干等份；

2）备作业容器低压反应釜，将备好的食用磷酸倒入；

3）如果备有氧化镍，则放入氧化镍，加入一份水，搅拌至完全溶解，如没备有氧化镍，则直接下一步；

4）放入氧化铝，再加入一份水，搅拌至完全溶解；

5）如果备有氧化锌，再直接放入氧化锌，加入一份水，搅拌至完全溶解，如没备有氧化锌，则直接下一步；

6）放入锰，加入一份水，再搅拌至完全溶解；

7）加入磷酸脂，静止存放一小时以上，得到最终的金属铝盐覆盖膜剂产品；

8）常温下保存；

在上述2）～7）各步骤中，始终保持环境温度在30℃～50℃。

本发明的又一目的是提供一种用上述金属铝盐覆盖膜剂制成的金属铝盐覆盖膜，用制得金属铝盐覆盖膜剂采用高压无气喷涂、辊涂、刷涂、擦涂或浸渍工艺成膜，具体是：在5℃时，Q型材采用喷砂过程中的高压无气喷涂工艺，冷板材采用辊涂工艺，粗加工件采用刷涂工艺或喷涂工艺，精加工件采用擦涂工艺，毛坯件采用刷涂或喷涂工艺成膜，标准件采用喷涂或浸渍，若为小部件,则再采用离心机甩干,去掉表面多余液体以实现快速干燥，在5℃-20℃条件下自然干燥，或45度温度条件2～5分钟烘干膜层。

本发明的再一目的是提供一种金属铝盐覆盖膜，包括一氧化铝层，以氧化铝层为基础层或中心层，由其向上或同时向上下覆有内、外保护层,所述的内保护层为氧化锌层和氧化镍层中的至少一种，所述的外保护层为锰层；当内保护层为氧化锌层和氧化镍层两种时，氧化锌层覆在内侧，氧化镍层覆在外侧。所述的氧化铝层、氧化锌层、氧化镍层和锰层均经食用磷酸浸泡处理；所述金属铝盐覆盖膜中的氧化铝、氧化锌、氧化镍和锰满足重量比关系：氧化铝4.5-8，磷酸脂1-1.5，氧化锌0-4，氧化镍0-3，锰1-2。所述的金属铝盐覆盖膜整体厚度不大于120微米，其中，所述的氧化铝层厚度为50～70微米；所述的氧化锌层厚为20～40微米；所述的氧化镍层厚度为10～30微米；所述的锰层15～20微米。

本发明的优点是：

1．节能：由于可以完全取代传统的磷化成膜技术，省去其水冲洗的步骤，故能够实现该领域节约约120亿立方米/年用水量；实现了节约用水的目标；

2．减排：解决了传统技术磷化膜层在2-3次水洗过程中排放具大的含有酸、磷、有毒有害重金属工业废气、废水；保护了环境；

3．降耗：本发明的产品可自然干燥、低温烘干燥，按该领域2.5亿t应用量估计可节电30-50%，折节电量约80亿度，折耗标煤约250万t，折排放二氧化碳约425万t；

4．产品品质优良：本发明金属铝盐覆盖膜结构致密、抗弯曲、耐腐蚀、抗高温和抗氧化，可达磷化技术产生的膜层耐蚀、抗氧化两性能的8-50倍（原磷化技术成膜后两性能为30分-1小时，现本发明金属铝盐覆盖膜约8-50小时）；相当于电镀锌、镀镉或近似铬膜层的抗氧化性、耐腐蚀性。特别是本发明金属铝盐覆盖膜剂在金属表面形成的转化膜层的表面耐高温800-1200度、导电性优良、膜层表面与树脂具有优良的相匹配性，故而具有更广泛的应用前途。

5．使用十分方便，在应用金属制造产品领域、修理产业均可采用砂纸处理基体表面锈蚀后即可采用擦涂、刷涂、气泵作动力的喷枪喷涂，均可快速自然干燥。

附图说明

图1 为本发明一实施例结构示意图。

图2 为本发明另一实施例结构示意图。

图3 为本发明又一实施例结构示意图。

图4 为本发明再一实施例结构示意图。

图5 为本发明又一实施例结构示意图。

图6 为本发明又一实施例结构示意图。

图7 为本发明又一实施例结构示意图。

图8 为本发明又一实施例结构示意图。

图9 为本发明又一实施例结构示意图。

图10 为本发明又一实施例结构示意图。

具体实施方式

本发明主要涉及了三种最终形式的产品，一种是本发明金属铝盐覆盖膜剂，再一种是由本发明金属铝盐覆盖膜剂经高压无气喷涂、辊涂、刷涂、擦涂或浸渍工艺在载体上而形成的金属铝盐覆盖膜；还有一种是直接按本发明选用的材料在载体上所覆的金属铝盐覆盖膜。

下面结合具体实施例对本发明的产品逐一具体说明。

本发明金属铝盐覆盖膜剂的组分及重量百分比为：食用磷酸10-30%，氧化铝4.5-8%，磷酸脂1-1.5%，氧化锌0-4%，氧化镍0-3%，锰1-2%，水余量。其为本发明主要形式的产品，可以用其直接在载体上转化为本发明的另一种形式的产品—金属铝盐覆盖膜.

其中，所述的磷酸脂可采用高活性磷酸酯LYCO-P08，其是为改善磷酸三酯的溶解性，增加极压与抗磨性而特别制备的中碳链磷酸单酯与双酯混合物。含磷量高，分散溶解性增加，尤其在亲水性流体中，应用广泛。还可以采用低腐蚀磷酸酯LYCO-P30，其具有表面活性剂的功能，具有协同增效作用，粘附性，磷含量低，腐蚀小。

下面结合具体实施例对本发明进一步说明。

实施例1：在机车铸铁发动机箱体表面采用。

该实施例中，本发明金属铝盐覆盖膜剂的组分及重量百分比为：食用磷酸10-12%，氧化铝4.5-5%，氧化锌1-2%，磷酯酸1-1.5%，锰1-2%，水余量。

具体制作方法步骤如下：

1）首先按配比备料,余量水分成三等份；

2）备容器低压反应釜，使环境温度达30-40℃以上，将备好的食用磷酸倒入；

3）放入氧化铝，再加入一份水，搅拌至完全溶解；

4）再放入氧化锌，加入一份水，搅拌至完全溶解；

5）放入锰，加入一份水，再搅拌至完全溶解；

6）加入磷酸脂，静止存放一小时，得到金属铝盐覆盖膜剂；

7）高压无气喷涂工艺、辊涂、刷涂或擦涂，保持环境温度5℃-20C，自然干燥，在机车铸铁发动机箱体表面形成膜层25-30微米。

经试验，使用带本发明箱体表面形成膜的机车经过海上运输3-4个月，防锈效果良好。

实施例2：应用在机车的铸钢机体表面。

该实施例中，本发明金属铝盐覆盖膜剂的组分及重量百分比为：食用磷酸18-20%，氧化铝5%，氧化锌2-4%，磷酯酸1-1.5%，锰1-2%，水余量。

具体制作方法步骤如实施例1，不同点在于步骤7中：采用辊涂、刷涂或擦涂，保持环境温度5℃-20℃自然干燥，其在铸钢机体表面形成25-28微米膜层。

机车上使用该种铸钢机体组装，防腐效果良好。

实施例3：应用在Q板材、角钢等型材表面。

该实施例中，本发明金属铝盐覆盖膜剂的组分及重量百分比为：食用磷酸20-25%，氧化铝5-8%，氧化镍1-1.8%，氧化锌2-3%，磷酯酸1-1.5%，锰1-2%，水余量。

具体制作方法步骤如下：

1）首先按配比备料,余量水分成四等份；

2）备容器，使环境温度达30-40℃以上，将备好的食用磷酸倒入；

3）放入氧化铝，再加入一份水，搅拌至完全溶解；

4）放入氧化镍，加入一份水，搅拌至完全溶解；

5）再直接放入氧化锌，加入一份水，搅拌至完全溶解；

6）放入锰，加入一份水，再搅拌至完全溶解；

7）加入磷酸脂，静止放两小时以上，得到金属铝盐覆盖膜剂；

8）将Q板材、角钢等型材表面高压无气喷涂工艺、辊涂、刷涂、擦涂或浸渍而形成金属铝盐覆盖膜28-35微米厚，保持温度稳定在45℃，3分钟烘干。

用这些部件制成的水下膜层板在水下长达数月时间的浸泡后，用等离子切割机切割水下膜层板，出水后检测：其抗腐蚀、抗氧化能力效果良好。

实施例4：应用在冷轧板表面。

该实施例中，本发明金属铝盐覆盖膜剂的组分及重量百分比为：食用磷酸25-30%，氧化铝5-8%，氧化镍1.5-3%，氧化锌2-3%，磷酯酸1-1.5%，锰1-2%，水余量。

具体制作方法步骤如实施例3，不同点在于步骤8中：辊涂、刷涂、擦涂或喷淋在磷化后的冷轧板表面形的膜层28-38微米，保持温度稳定在5-20℃，自然干燥。，

膜层经过切割后检测：其膜层抗氧化、耐腐蚀、耐脱落、抗高温；膜层与树脂具有优良的相匹配性，且导电性优良。

采用上述的本发明金属铝盐覆盖膜剂，可以淘汰原数十年来一贯采用的Q型材喷砂过程中为预防喷砂后的钢板氧化的问题而喷预涂环氧树脂的作法，达到了钢板的耐蚀性；确保无锈蚀，实现了原喷涂环氧树脂在机车组装焊接中导电的优良性和焊接时树脂产生的有毒物质对人体和环境的污染。实现了与树脂良好的结合性；经过采用本发明金属铝盐覆盖膜剂，形成的膜层质量指标完全达标，能够淘汰传统的“高投入、低效益、高耗能、高污染的预涂环氧树脂”，比预涂环氧树脂膜层烘干需要的温度从80度下降30度，耗电量下降30-50%，可实现节电80万度-120万度/年，折标煤约200t-400t/年，减排二氧化碳340-680t/年。实现了保护环境的目的，提升了产品质量并实现清洁生产。

本发明的工作原理及过程是：采用热运动学将所需的二价以上金属与食用磷酸水溶分解成离子膜剂，由于金属原素在酸的作用下释放的能量达到金属基体表面所需要的膜层结合后而产生的膜层结合质量，结合后有效的阻遏自由氧的浸入。采用食用磷酸及其他选用的组份分别在常温30-50度的条件的反应釜中浸渍，直至把所有组份的金属原素分解到离子状态为止，分别加入余水进行溶合后加入磷酸脂1-5%再进行聚合，根据需要可采用5-20度自然干燥成膜，或可在45-50度温度下烘干成膜。

本发明的金属铝盐覆盖膜剂以解决了数十年来薄板采用防锈油防锈，薄板在磷化前在60度的水中碱性除油，除锈水洗工艺后再进磷化技术过程中经2-3次水洗工艺所带来工业废气和工业废水排放产生的对《空气、土地、水源》污染的问题，实现了该领域节约约50-120亿立方米/年用水量，提升了磷化技术抗腐蚀性30分-1小时的耐蚀性指标状态，而此指标状态直接影响膜层的耐蚀性质量与树脂相结合而产生的结合耐冲击质量，磷化技术抗腐蚀性的指标差，会直接造成巨大的经济损失。

上述各实施例中的实践可以证明：本发明金属铝盐覆盖膜剂具有阻遏自由氧对金属表面浸蚀的速度，可延长钢铁抗氧化的能力1-3年，具有独特阻遏效果。其效果1：可挽回因直腐损失约万亿。其效果2：创新传统技术质量。其效果3：新增经济值10-20%。其效果4：实现新型工业化从黑色道路发展转向绿色道路发展。

本发明的另一种形式的产品是直接分层制作金属铝盐覆盖膜，参照图1至图10所示，其至少包括一氧化铝层1，以氧化铝层为基础层或中心层，由其向外分别覆有保护层,所述的保护层为氧化锌层2、氧化镍层3和锰层4中的至少一种；当保护层中同时含有氧化锌层2和氧化镍层3时；氧化锌层覆在内侧，氧化镍层覆在最外侧。该金属铝盐覆盖膜中的氧化铝、氧化锌、氧化镍和锰满足重量比关系：氧化铝4.5-8，磷酸脂1-1.5，氧化锌0-4，氧化镍0-3，锰1-2。该金属铝盐覆盖膜整体厚度不大于120微米，其中，所述的氧化铝层厚度为50～70微米；所述的氧化锌层厚为20～40微米；所述的氧化镍层厚度为10～30微米；所述的锰层15～20微米。

所述的金属铝盐覆盖膜中，氧化铝层为经食用磷酸浸泡处理后形成的基础层或中心层。也可根据企业设计的耐腐蚀质量选用设计的四种组配膜层剂制造所需的膜层质量。达到提升企业产品质量。同样，该形式的金属铝盐覆盖膜可以用于在冷板，Q型材、铸铁、零部件、铸钢或有色金属的表面形成一致密的保护层。

上述各实施例可在不脱离本发明的范围下加以若干变化，故以上的说明所包含及附图中所示的结构应视为例示性，而非用以限制本发明申请专利的保护范围。

Claims (3)

1.一种金属铝盐覆盖膜，其特征在于：包括一氧化铝层，以氧化铝层为基础层或中心层，由其向上或同时向上下覆有内、外保护层,所述的内保护层为氧化锌层和氧化镍层中的至少一种，所述的外保护层为锰层；当内保护层为氧化锌层和氧化镍层两种时，氧化锌层覆在内侧，氧化镍层覆在外侧。

2.根据权利要求1所述的金属铝盐覆盖膜，其特征在于：所述的氧化铝层、氧化锌层、氧化镍层和锰层均经食用磷酸浸泡处理；所述金属铝盐覆盖膜中的氧化铝、氧化锌、氧化镍和锰满足重量比关系：氧化铝4.5-8，磷酸脂1-1.5，氧化锌0-4，氧化镍0-3，锰1-2。

3.根据权利要求1所述的金属铝盐覆盖膜，其特征在于：所述的金属铝盐覆盖膜整体厚度不大于120微米，其中，所述的氧化铝层厚度为50～70微米；所述的氧化锌层厚为20～40微米；所述的氧化镍层厚度为10～30微米；所述的锰层15～20微米。