CN103952688B - 一种热镀锌板陶化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于热镀锌板涂装前表面处理的陶化剂，该陶化剂按重量计组成如下：锆化物5-15％，酸10-20％，络合剂1-2％，硅烷偶联剂0.1-3％，成膜促进剂5-10％，稳定剂2-3％，着色剂2-5％，缓蚀剂2-3％，余量为水。本发明陶化剂能在常温下快速形成完整的陶化膜；形成陶化膜有明显的浅黄色，在工业生产过程中容易判断工件表面是否形成陶化膜或者陶化膜是否完整；形成的陶化膜耐蚀性比当前使用的陶化剂形成的陶化膜要好，而且稳定性更强。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶化剂，具体涉及一种用于热镀锌板涂装前表面处理的陶化剂。
背景技术
目前在热镀锌板涂装前表面处理的工艺中，有传统的磷化处理和还不成熟的陶化工艺，传统的磷化工艺由于含有磷、镍、锰等重金属离子，工艺中产生的磷化渣比较多，对生产及环境都有较大影响。而陶化工艺目前还不是很完善，现有技术中的陶化剂虽然对环境影响比较小，没有渣，但是在处理热镀锌板上，陶化膜的颜色不明显，导致在实际生产中热镀锌板在涂装之前无法辨别是否上了陶化膜；其次，陶化膜耐蚀性相对磷化膜差，500h中性盐雾不稳定。因此，在实际生产中要求生产一种陶化剂，能明显看出陶化膜，并且有良好的耐蚀性，能稳定通过500h中性盐雾实验。
发明内容
基于现有产品的不足，本发明提供了一种陶化剂，该陶化剂无磷、无毒，无挥发性有毒化学品，生产清洁环保。该陶化剂能在热镀锌板表面形成一种浅黄色陶化膜，在工艺生产中可以使喷前检查人员容易观察到陶化膜的存在，其次该产品有良好的耐蚀性能，涂装后500h盐雾实验性能稳定。
本发明的主要任务是提供一种陶化剂，该陶化剂按重量计组成如下：锆化物5-15％，酸10-20％，络合剂1-2％，硅烷偶联剂0.1-3％，成膜促进剂5-10％，稳定剂2-3％，着色剂2-5％，缓蚀剂2-3％，余量为水。
优选的，其中锆化物为四氯化锆、氧氯化锆、氟锆酸钠、碳酸锆和氢氧化锆中的一种或多种。
优选的，酸为氟锆酸、氟硅酸、氟钛酸、硫酸和硝酸中的一种或多种。
优选的，络合剂为酒石酸、酒石酸钾钠、柠檬酸钠和EDTA中的一种或多种。
优选的，硅烷偶联剂为KH-192、KH-560、KH-171和KH-570中的一种或多种。
优选的，成膜助剂为硫酸羟胺、硝酸钠、硝酸钾、硝基苯磺酸钠、吡啶和磺基水杨酸中的一种或多种。
优选的，稳定剂为硼酸钠、过硼酸钠、氟硼酸钠和硼酸中的一种或多种。
优选的，着色剂为硝酸铈、钒酸铵、钼酸钠、钼酸铵、钨酸钠和硝酸铌中的一种或多种。
优选的，缓蚀剂为邻位甲苯硫脲、对位甲苯硫脲、丙硫醚、二戊基胺、甲醛和对位硫甲酚中的一种或多种。
优选的，该陶化剂为无色或浅绿色，pH1-3。
本发明还提供一种制备上述陶化剂的方法，包括以下步骤：
1)按比重准确称取各种原料；
2)在占所有称取原料总重量2/3的水中缓慢加入锆化物搅拌至溶解；
3)在步骤2)制得的溶液中加入络合剂搅拌至溶解；
4)在步骤3)制得的溶液中加入酸，搅拌至均匀；
5)在步骤4)制得的溶液中加入硅烷偶联剂搅拌至溶解；
6)在步骤5)制得的溶液中加入成膜助剂搅拌至溶解；
7)在步骤6)制得的溶液中加入稳定剂搅拌至溶解；
8)在步骤7)制得的溶液中加入着色剂搅拌溶解；
9)在步骤8)制得的溶液中加入缓蚀剂搅拌溶解，并加入余量水搅拌均匀即制得本发明的陶化剂。
本发明还提供了一种上述陶化剂在处理工件中的使用方法，包括如下步骤：
(1)碱性脱脂
一般碱度为10-20点；
(2)水洗
溢流水洗，pH＝7；
(3)陶化处理
陶化工作液由陶化剂按25-30ml/L配制而成，pH4.5-5.5，喷淋压力0.08-0.12MPa，温度为常温，采用的喷淋方式处理时间为60-120s，浸泡时间为3-5min；
(4)水洗
溢流水洗，pH＝7。
由于在本发明陶化膜中添加着色剂使得先前的单纯的依靠硅烷和锆钛形成的陶化膜中耐蚀性金属种类及含量增加，并且由于缓蚀剂的存在使得膜层得到了巩固，形成了一层致密，稳定，耐蚀性佳的陶化膜,并且使得膜层显色。
陶化膜主要通过无机盐在金属表面沉积以及和硅烷化学吸附形成。在常温状态下，在成膜助剂的作用下，金属接触陶化液的表面发生氧化还原反应，表面pH急剧升高，陶化液中成膜物质在金属表面沉淀析出；而本发明中在现有的陶化剂基础上添加其他的金属离子，使溶液中金属离子浓度增高，金属离子种类多样化，并结合缓蚀剂，使得陶化液活性增高，沉积速度加快，能快速形成耐蚀性和稳定性均较好的完整陶化膜。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：1、能在常温下快速形成完整的陶化膜；2、形成的陶化膜有明显的浅黄色，在工业生产过程中容易判断工件表面是否形成陶化膜或者陶化膜是否完整；3、形成的陶化膜耐蚀性比使用现有技术中的陶化剂形成的陶化膜耐蚀性好，而且稳定性更强。
具体实施方式
实例1
1)称取氟锆酸钠10份，氟钛酸10份，柠檬酸钠2份，硅烷偶联剂KH-5602份，硝基苯磺酸钠5份，过硼酸钠3份，硝酸铈5份，对位甲苯硫脲3份；
2)在占所有称取原料总重量2/3的去离子水中加入氟锆酸钠搅拌均匀；
3)在步骤2)制得的溶液内加入柠檬酸钠搅拌至溶解；
4)在步骤3)制得的溶液内加入氟锆酸搅拌至均匀；
5)在步骤4)制得的溶液内加入硅烷偶联剂KH-560搅拌至溶解；
6)在步骤5)制得的溶液内加入硝基苯磺酸钠搅拌至溶解；
7)在步骤6)制得的溶液内加入过硼酸钠搅拌均匀；
8)在步骤7)制得的溶液内加入硝酸铈搅拌均匀；
9)在步骤8)制得的溶液内加入对位甲苯硫脲搅拌溶解，并加入余量水搅拌均匀即可。
本实例配制的陶化剂，使用浓度2-5％，pH2-3，成膜速度快，成膜颜色明显，中性盐雾试验可达500h。
实例2
1)称取氟锆酸钠15份，氟硅酸10份，硝酸5份，柠檬酸钠2份，硅烷偶联剂KH-5603份，硝基苯磺酸钠5份，过硼酸钠3份，钒酸铵5份，对位甲苯硫脲3份；
2)在占所有称取原料总重量2/3的去离子水中加入氟锆酸钠搅拌均匀；
3)在步骤2)制得的溶液内加入柠檬酸钠搅拌至溶解；
4)在步骤3)制得的溶液内加入氟硅酸和硝酸搅拌至均匀；
5)在步骤4)制得的溶液内加入硅烷偶联剂KH-560搅拌至溶解；
6)在步骤5)制得的溶液内加入硝基苯磺酸钠搅拌至溶解；
7)在步骤6)制得的溶液内加入过硼酸钠搅拌均匀；
8)在步骤7)制得的溶液内加入钒酸铵搅拌均匀；
9)在步骤8)制得的溶液内加入对位甲苯硫脲搅拌溶解，并加入余量水搅拌均匀即可。
本实例配制的陶化剂，使用浓度2-5％，pH2-3，成膜速度快，成膜颜色明显，中性盐雾试验可达500h。
实例3
1)称取氧氯化锆15份，氟硅酸10份，硫酸5份，酒石酸钠2份，硅烷偶联剂KH-1713份，硝基苯磺酸钠5份，氟硼酸钠3份，钒酸铵2份，钼酸铵3份，丙硫醚3份；
2)在占所有称取原料总重量2/3的去离子水中加入氧氯化锆钠搅拌均匀；
3)在步骤2)制得的溶液内加入酒石酸钠搅拌至溶解；
4)在步骤3)制得的溶液内加入氟硅酸和硫酸搅拌至均匀；
5)在步骤4)制得的溶液内加入硅烷偶联剂KH-171搅拌至溶解；
6)在步骤5)制得的溶液内加入硝基苯磺酸钠搅拌至溶解；
7)在步骤6)制得的溶液内加入氟硼酸钠搅拌均匀；
8)在步骤7)制得的溶液内加入钒酸铵和钼酸钠搅拌均匀；
9)在步骤8)制得的溶液内加入丙硫醚搅拌溶解，并加入余量水搅拌均匀即可。
本实例配制的陶化剂，使用浓度2-5％，pH2-3，成膜速度快，成膜颜色明显，中性盐雾试验可达500h。
实例4
以下为现有陶化剂与本发明陶化剂的性能对比实验。
判断陶化膜效果主要是通过陶化膜耐蚀性能，这可从裸板和涂装板的中性盐雾试验中体现，如下表所示。
从上表可知，本发明的陶化剂耐蚀性能要远远高于现有陶化剂产品。
Claims (10)
1.一种陶化剂，按重量计组成如下：
余量为水；
所述缓蚀剂为邻位甲苯硫脲、对位甲苯硫脲、丙硫醚、二戊基胺、甲醛和对位硫甲酚中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的陶化剂，其中，所述锆化物为四氯化锆、氧氯化锆、氟锆酸钠、碳酸锆和氢氧化锆中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的陶化剂，其中，所述酸为氟锆酸、氟硅酸、氟钛酸、硫酸和硝酸中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的陶化剂，其中，所述络合剂为酒石酸、酒石酸钾钠、柠檬酸钠和EDTA中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的陶化剂，其中，所述硅烷偶联剂为KH-192、KH-560、KH-171和KH-570中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的陶化剂，其中，所述成膜助剂为硫酸羟胺、硝酸钠、硝酸钾、硝基苯磺酸钠、吡啶和磺基水杨酸中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的陶化剂，其中，所述稳定剂为硼酸钠、过硼酸钠、氟硼酸钠和硼酸中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的陶化剂，其中，所述着色剂为硝酸铈、钒酸铵、钼酸钠、钼酸铵、钨酸钠和硝酸铌中的一种或多种。
9.一种制备权利要求1-8中任一项所述的陶化剂的方法，包括以下步骤：
1)按比重准确称取各种原料；
2)在占所有称取原料总重量2/3的水中缓慢加入锆化物搅拌至溶解；
3)在步骤2)制得的溶液中加入络合剂搅拌至溶解；
4)在步骤3)制得的溶液中加入酸，搅拌至均匀；
5)在步骤4)制得的溶液中加入硅烷偶联剂搅拌至溶解；
6)在步骤5)制得的溶液中加入成膜助剂搅拌至溶解；
7)在步骤6)制得的溶液中加入稳定剂搅拌至溶解；
8)在步骤7)制得的溶液中加入着色剂搅拌溶解；
9)在步骤8)制得的溶液中加入缓蚀剂搅拌溶解，并加入余量水搅拌均匀即制得陶化剂。
10.一种根据权利要求1-8中任一项所述的陶化剂在处理工件中的使用方法，包括如下步骤：
(1)碱性脱脂
一般碱度为10-20点；
(2)水洗
溢流水洗，pH＝7；
(3)陶化处理
陶化工作液由陶化剂按25-30ml/L配制而成，pH4.5-5.5，喷淋压力0.08-0.12MPa，温度为常温，采用的喷淋方式处理时间为60-120s，浸泡时间为3-5min；
(4)水洗
溢流水洗，pH＝7。
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