CN103710688A

CN103710688A - 一种弱酸性无磷转化剂

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Publication number: CN103710688A
Application number: CN201310646399.6A
Authority: CN
Inventors: 刘常兴; 许志诚
Original assignee: KUNSHAN CHINGFENG FINE CHEMICAL Co Ltd
Current assignee: Tianjin Qing Feng Yongming Technology Development Co. Ltd.
Priority date: 2013-12-04
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2033-12-04
Also published as: CN103710688B

Abstract

本发明公开了一种弱酸性无磷转化剂，按照重量百分比由以下组分组成：锆盐4～15%、络合剂0～3%、含氧无机盐0.5～5%、含氟无机盐0.1～1%、硅烷交联剂1～8%以及分散剂0.5～2%，余量为去离子水。本发明用于金属的表面处理，能够在金属表面形成一层转化膜，该转化膜具有良好的致密性及优异的耐蚀效果，并且可与涂层紧密结合，提高与涂层的附着性，除此之外，本发明适用于多种金属材料，如冷轧钢、锌、铁、铝或铝合金等，可以替代传统的锌系磷化工艺，减少对环境的污染，避免对人身的伤害。

Description

一种弱酸性无磷转化剂

技术领域

本发明涉及一种用于多种金属板材表面处理的的弱酸性无磷转化剂。

背景技术

金属材料的腐蚀主要是由于氧气通过凝结在金属表面的水膜与金属表面接触后缓慢发生化学反应所导致，最后腐蚀的产物形成在金属表面。由金属材料与氧气在水的参与下发生的电化学反应可以得出，金属的腐蚀速度与氧气的扩散速度息息相关，如果能延缓阴极上氧气的扩散速度，即可以抑制金属腐蚀速度。

现有技术下，为防止金属材料的腐蚀，一般选择对金属表面加工处理，以降低材料因环境因素所带来影响，如皮膜化成处理、涂装、电镀、热喷涂、气相沉积等，利用这些表面处理程序，于金属表面覆盖一层保护膜，以增加其抗腐蚀的能力。目前产业界广泛采用磷酸盐处理工艺以及铬酸盐处理法处理。前者虽然具有优异的耐腐蚀性能，但磷元素的排放造成环境富营养化，容易生成大量淤渣于设备中，增加废水处理成本；而铬酸盐处理法是在金属材料表面形成一层由六价铬的复合氧化物与氢氧化物所组成的保护膜，虽然具有自我修复的能力和优异的防腐蚀作用，但六价铬具有高毒性与高致癌性，对环境和人身均造成巨大伤害，国际有关组织已经开始限制六价铬处理产品的进口。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种弱酸性无磷转化剂，用于金属的表面处理，能够使处理后的金属不但具有很强的耐腐蚀性，而且与涂层附着效果优异，除此之外，还具有节能减排、节约药剂、生产效率高、设备维护及废水处理简便等优点。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种弱酸性无磷转化剂，按照重量百分比由以下组分组成：锆盐4～15%、络合剂0～3%、含氧无机盐0.5～5%、含氟无机盐0.1～1%、硅烷交联剂1～8%以及分散剂0.5～2%，余量为去离子水。

进一步，所述锆盐包括氟锆酸铵或硫酸锆，优选氟锆酸铵。

进一步，所述络合剂包括草酸钾或酒石酸钠，优选草酸钾。

进一步，所述含氧无机盐包括硼酸钠或硝酸镁，优选硼酸钠。

进一步，所述含氟无机盐包括氟化钠或氟化钙，优选氟化钠。

进一步，所述硅烷交联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷，优选γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

进一步，所述分散剂为乙酰丙酮。

本发明提出了一种弱酸性无磷转化剂，用于金属的表面处理，能够在金属表面形成一层转化膜，该转化膜具有良好的致密性及优异的耐蚀效果，并且可与涂层紧密结合，提高与涂层的附着性，除此之外，本发明涉及适用于多种金属材料，如冷轧钢、锌、铁、铝或铝合金等，可以替代传统的锌系磷化工艺，减少对环境的污染，避免对人身的伤害。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是利用本发明所提供的弱酸性无磷转化剂处理后的金属表面示意图；

图2是未经处理的属表面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供了一种弱酸性无磷转化剂，按照重量百分比由以下组分组成：锆盐4～15%、络合剂0～3%、含氧无机盐0.5～5%、含氟无机盐0.1～1%、硅烷交联剂1～8%以及分散剂0.5～2%，余量为去离子水。

其中，锆盐包括氟锆酸铵或硫酸锆，优选氟锆酸铵；络合剂包括草酸钾或酒石酸钠，优选草酸钾；含氧无机盐包括硼酸钠或硝酸镁，优选硼酸钠；含氟无机盐包括氟化钠或氟化钙，优选氟化钠；硅烷交联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷，优选γ-氨丙基三乙氧基硅烷；分散剂为乙酰丙酮。

本发明的实施原理：利用本发明所提供的弱酸性无磷转化剂对金属板材进行表面处理，使处理后的金属板材表面形成一层致密的转化膜，该转化膜具有很强的耐腐蚀性，避免金属板材因环境因素所带来的腐蚀现象，起到保护金属板材并同时降低生产成本的优点。

金属板材在利用本发明所提供的无磷转化剂处理前需要进行清洗：清洗的步骤包括：1、脱脂剂清洗，以除掉表面的油污；2、弱酸性溶液清洗，温度为20～40℃，pH为5.0～6.0；3、两道水洗；4、烘干。上述步骤完毕以后即可经由电泳涂覆或烘干后喷涂。其中，上述水洗采用直排中并保持连续溢流，水质导电率控制在30μs/cm以下，烘干温度为100～150℃，烘烤时间为10～15分钟为佳。

实施例1：按重量百分比称取如下组分，氟锆酸铵10%、草酸钾2%、硼酸钠2.5%、氟化钠0.5%以及乙酰丙酮1%，将上述组分加入到温度50-60度的余量等离子水中，搅拌20～60分钟，至均匀的水溶液后，再加入甲酸或乙酸调整pH值至2～2.5 ，最后再加入4%经过水解后的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，即可制成弱酸性无磷转化药剂，利用该药剂对冷轧板金属进行表面处理，处理后能够在金属表面形成一层由平均粒径50-100纳米的金属氧化物构成的转化膜 (如图1所示)，达到耐腐蚀效果，后期根据GB/T1771-2007将漆膜样板进行耐腐蚀试验，800小时中性盐雾试验单边扩蚀宽度小于1mm以下。

实施例2：按重量百分比称取如下组分，氟锆酸铵4%、草酸钾1%、硼酸钠0.5%、氟化钠0.1%以及乙酰丙酮0.5%，将上述组分加入到温度50-60度的余量等离子水中，搅拌20～60分钟，至均匀的水溶液后，再加入甲酸或乙酸调整pH值至2～2.5 ，最后再加入1%经过水解后的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，即可制成弱酸性无磷转化药剂，利用该药剂对冷轧板金属进行表面处理，处理后能够在金属表面形成一层由平均粒径50-100纳米的金属氧化物构成的转化膜 (如图1所示)，达到耐腐蚀效果，后期根据GB/T1771-2007将漆膜样板进行耐腐蚀试验，800小时中性盐雾试验单边扩蚀宽度小于1mm以下。

实施例3：按重量百分比称取如下组分，氟锆酸铵15%、草酸钾3%、硼酸钠5%、氟化钠1%以及乙酰丙酮2%，将上述组分加入到温度50-60度的余量等离子水中，搅拌20～60分钟，至均匀的水溶液后，再加入甲酸或乙酸调整pH值至2～2.5 ，最后再加入8%经过水解后的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，即可制成弱酸性无磷转化药剂，利用该药剂对冷轧板金属进行表面处理，处理后能够在金属表面形成一层由平均粒径50-100纳米的金属氧化物构成的转化膜 (如图1所示)，达到耐腐蚀效果，后期根据GB/T1771-2007将漆膜样板进行耐腐蚀试验，800小时中性盐雾试验单边扩蚀宽度小于1mm以下。

实施例4：按重量百分比称取如下组分，硫酸锆10%、酒石酸钠2%、硝酸镁2.5%、氟化钙0.5%以及乙酰丙酮1%，将上述组分加入到温度50-60度的余量等离子水中，搅拌20～60分钟，至均匀的水溶液后，再加入甲酸或乙酸调整pH值至2～2.5 ，最后再加入4%经过水解后的γ-(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷，即可制成弱酸性无磷转化药剂，利用该药剂对冷轧板金属进行表面处理，处理后能够在金属表面形成一层由平均粒径50-100纳米的金属氧化物构成的转化膜 (如图1所示)，达到耐腐蚀效果，后期根据GB/T1771-2007将漆膜样板进行耐腐蚀试验，800小时中性盐雾试验单边扩蚀宽度小于1mm以下。

实施例5：按重量百分比称取如下组分，硫酸锆5%、酒石酸钠1%、硝酸镁2%、氟化钙0.3%以及乙酰丙酮0.8%，将上述组分加入到温度50-60度的余量等离子水中，搅拌20～60分钟，至均匀的水溶液后，再加入甲酸或乙酸调整pH值至2～2.5 ，最后再加入2%经过水解后的γ-(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷，即可制成弱酸性无磷转化药剂，利用该药剂对冷轧板金属进行表面处理，处理后能够在金属表面形成一层由平均粒径50-100纳米的金属氧化物构成的转化膜 (如图1所示)，达到耐腐蚀效果，后期根据GB/T1771-2007将漆膜样板进行耐腐蚀试验，800小时中性盐雾试验单边扩蚀宽度小于1mm以下。

实施例6：按重量百分比称取如下组分，硫酸锆15%、酒石酸钠3%、硝酸镁5%、氟化钙1%以及乙酰丙酮2%，将上述组分加入到温度50-60度的余量等离子水中，搅拌20～60分钟，至均匀的水溶液后，再加入甲酸或乙酸调整pH值至2～2.5 ，最后再加入7.5%经过水解后的γ-(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷，即可制成弱酸性无磷转化药剂，利用该药剂对冷轧板金属进行表面处理，处理后能够在金属表面形成一层由平均粒径50-100纳米的金属氧化物构成的转化膜 (如图1所示)，达到耐腐蚀效果，后期根据GB/T1771-2007将漆膜样板进行耐腐蚀试验，800小时中性盐雾试验单边扩蚀宽度小于1mm以下。

除上述实施例以外：所述锆盐还可以选用氟锆酸钾、氟锆酸钠、氟锆酸钾、氟锆酸、硝酸锆、硝酸氧锆、氟化锆或氯化氧锆；络合剂还可以选用柠檬酸钠、葡萄糖酸钠、水杨酸钾、乙二胺四乙酸钠或聚丙烯酸钠；含氧无机盐还可选用硅酸钠、硅酸铝、硫酸锌、硫酸铝、硫酸镁、硫酸铈、硝酸锌、硝酸铝或硝酸铈；含氟无机盐还可选用氟硅酸、氟化镁、氟化钾或氟化铝。

实施例7：按重量百分比称取如下组分，氟锆酸钾10%、柠檬酸钠2%、硅酸钠2.5%、氟化镁0.5%以及乙酰丙酮1%，将上述组分加入到温度50-60度的余量等离子水中，搅拌20～60分钟，至均匀的水溶液后，再加入甲酸或乙酸调整pH值至2～2.5 ，最后再加入4%经过水解后的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，即可制成弱酸性无磷转化药剂，利用该药剂对冷轧板金属进行表面处理，处理后能够在金属表面形成一层由平均粒径50-100纳米的金属氧化物构成的转化膜 (如图1所示)，达到耐腐蚀效果，后期根据GB/T1771-2007将漆膜样板进行耐腐蚀试验，800小时中性盐雾试验单边扩蚀宽度小于1mm以下。

实施例8：按重量百分比称取如下组分，氟化锆10%、葡萄糖酸钠2%、硫酸镁2.5%、氟化钾0.5%以及乙酰丙酮1%，将上述组分加入到温度50-60度的余量等离子水中，搅拌20～60分钟，至均匀的水溶液后，再加入甲酸或乙酸调整pH值至2～2.5 ，最后再加入4%经过水解后的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，即可制成弱酸性无磷转化药剂，利用该药剂对冷轧板金属进行表面处理，处理后能够在金属表面形成一层由平均粒径50-100纳米的金属氧化物构成的转化膜 (如图1所示)，达到耐腐蚀效果，后期根据GB/T1771-2007将漆膜样板进行耐腐蚀试验，800小时中性盐雾试验单边扩蚀宽度小于1mm以下。

由此可见，采用实施例1-8所述的组分均可以得到图1所示的由平均粒径50-100纳米的金属氧化物构成的转化膜，并达到耐腐蚀效果，后期根据GB/T1771-2007将漆膜样板进行耐腐蚀试验，800小时中性盐雾试验单边扩蚀宽度均小于1mm以下。

对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。

Claims

1.一种弱酸性无磷转化剂，其特征在于，按照重量百分比由以下组分组成：锆盐4～15%、络合剂0～3%、含氧无机盐0.5～5%、含氟无机盐0.1～1%、硅烷交联剂1～8%以及分散剂0.5～2%，余量为去离子水。

2.根据权利要求1所述的一种弱酸性无磷转化剂，其特征在于，所述锆盐包括氟锆酸铵或硫酸锆。

3.根据权利要求2所述的一种弱酸性无磷转化剂，其特征在于，所述锆盐为氟锆酸铵。

4.根据权利要求1所述的一种弱酸性无磷转化剂，其特征在于，所述络合剂包括草酸钾或酒石酸钠。

5.根据权利要求4所述的一种弱酸性无磷转化剂，其特征在于，所述络合剂为草酸钾。

6.根据权利要求1所述的一种弱酸性无磷转化剂，其特征在于，所述含氧无机盐包括硼酸钠或硝酸镁。

7.根据权利要求6所述的一种弱酸性无磷转化剂，其特征在于，所述含氧无机盐为硼酸钠。

8.根据权利要求1所述的一种弱酸性无磷转化剂，其特征在于，所述含氟无机盐包括氟化钠或氟化钙。

9.根据权利要求8所述的一种弱酸性无磷转化剂，其特征在于，所述含氟无机盐为氟化钠。

10.根据权利要求1所述的一种弱酸性无磷转化剂，其特征在于，所述硅烷交联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷。

11.根据权利要求10所述的一种弱酸性无磷转化剂，其特征在于，所述硅烷交联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

12.根据权利要求1所述的一种弱酸性无磷转化剂，其特征在于，所述分散剂为乙酰丙酮。