CN104213115B - 一种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的制造方法，其步骤为：(A)按比例称取亚硝酸钠和硫酸铜溶解在去离子水；(B)向步骤(A)所得溶液中加入呈味核苷酸二钠、羟甲基纤维素、聚丙烯酸钠、聚亚烷基二醇、尼泊金甲酯、络合剂，加热并搅拌20分钟；(C)将步骤(B)的溶液冷却至25℃，加入增稠剂和消泡剂搅拌15分钟；(D)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，以上分数均按照质量份数称取。本发明制备的发黑镀膜剂能显著增强了膜层的致密性和牢固性，有效的解决了膜层厚度不均的问题，并且该方法制备的发黑剂热稳定性好、无毒无害、易降解，对环境无污染，应用范围广。
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的制造方法，更具体地说，涉及一种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的制造方法。
背景技术
金属在潮湿的空气中极易锈蚀，所以需要对金属进行一定的处理来防止其锈蚀，尤其是在工厂的生产中用于工序的转换，常用的处理方法是对金属进行发黑处理。发黑是一种金属防护的处理工艺，通过在金属表面形成一层氧化膜来防止金属的锈蚀。常见的发黑镀膜剂主要有加温发黑镀膜剂和常温发黑镀膜剂，加温发黑处理方法由于其能耗高，具有选择性而受到一定限制，常温发黑方法逐渐得到发展，其不仅能耗低而且具有节能、高效、操作方便等优点。然而常用的常温发黑剂多为硒和铜的化合物体系，硒化合物不仅价格昂贵而且剧毒，在制备过程中对人的身体造成很大损害，污染环境。现有的常温发黑处理剂还存在络合剂与金属结合力差、成膜效果不理想及难降解、环境污染严重等问题。
中国专利申请号：201210518043.X，公开日2013年04月17日，公开了一份名称为一种适用于铸铁件的常温发黑剂及其制备方法的专利申请文件，该发明中每升发黑剂由以下原料制成：钼酸钠1～3g、硫酸铜2～6g、硫酸镍1～3g、络合剂1～3g、成膜助剂4～8g、添加剂0.3～1.5g、聚乙二醇0.5～3g、油酸盐0.5～3g，余量为水，PH为2.0～3.0。该发明需要在酸性条件下才能有效成膜，具有一定的选择性，应用范围有限，而且发黑剂反应后不易降解，反应后的产物对环境产生污染，膜层受环境酸碱度及湿度影响较大，抗腐蚀性差。
中国专利号201110447491.0，公开日2011年12月29日，公开了一份名称为一种金属表面发黑处理剂的专利文件，该发明由下列组分配制而成的混合液，每升混合液中各组分的重量份为：硫代硫酸钠70－90g、浓度为85％的磷酸7－10g、浓度为65％的稀硝酸8－11g、磷酸二氢铵4－9g、余量为水。用该发明的发黑剂可以在常温下对金属工件进行发黑处理，能耗低，但是该发黑液存在污染严重、不易降解，发黑成本高，发黑时间长，磷酸及磷酸盐存在络合力弱且受PH影响较大等问题。
发明内容
1、要解决的问题
针对现有发黑液存在污染严重、不易降解、镀膜效果差、附着力差等问题，本发明提供一种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的制造方法，该发明中采用的乙二胺四甲叉磷酸钠能与金属形成螯合物，通过与金属件形成配位键和共价键使得附着力和致密度显著提高，有效提高金属的防腐蚀性能，缩短成膜时间且镀膜稳定，膜层均匀，并且该方法制备的发黑剂热稳定性好、无毒无害、易降解，对环境无污染，应用范围广。
2、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发黑镀膜剂的制造方法，其步骤为：
(A)按比例称取1-5份的亚硝酸钠和3-5份的硫酸铜溶解在40-70份的去离子水，搅拌充分溶解；
(B)向步骤(A)所得溶液中加入2-7份呈味核苷酸二钠、3-8份羟甲基纤维素、1-5份聚丙烯酸钠、1-2份聚亚烷基二醇、0.2-1份尼泊金甲酯、7-12份络合剂，加热并搅拌20分钟；所述的络合剂为乙二胺四甲叉膦酸钠和氢氧化钠的混合物，其中乙二胺四甲叉膦酸钠和氢氧化钠的重量比为5-7:1；
(C)将步骤(B)的溶液冷却至25℃，加入0.5-2份增稠剂和0.2-0.8份消泡剂搅拌15分钟；所述的消泡剂为聚乙二醇和聚氧乙烯醚，聚乙二醇和聚氧乙烯醚的质量比为2-3:1；
(D)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，以上分数均按照质量份数称取。
优选的，所述的步骤(A)中亚硝酸钠为3份，硫酸铜为4份溶解在65份去离子水中。
优选的，所述的步骤(B)中向步骤(A)所得溶液中加入4份呈味核苷酸二钠、5份羟甲基纤维素、3份聚丙烯酸钠、1份聚亚烷基二醇、0.6份尼泊金甲酯、7份络合剂，其中乙二胺四甲叉膦酸钠和氢氧化钠的重量比为6:1。
优选的，所述的步骤(C)中加入0.5份增稠剂和0.5份消泡剂，所述的增稠剂为聚丙烯酰胺；所述的消泡剂为聚乙二醇和聚氧乙烯醚，聚乙二醇和聚氧乙烯醚的质量比为3:1。
一种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的分解方法，在波长为247nm的紫外光下照射。
优选的，所述的金属表面处理的发黑镀膜剂需要分解时，向每千克的发黑镀膜剂加入1mgPt。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供一种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的制造方法，该方法制备的发黑剂由亚硝酸钠，硫酸铜、呈味核苷酸二钠、羟甲基纤维素，聚丙烯酸钠、聚亚烷基二醇、尼泊金甲酯、络合剂，增稠剂，消泡剂，去离子水组成，其中络合剂为乙二胺四甲叉膦酸钠和氢氧化钠的混合物，通过与金属形成配位键和共价键显著提高与金属的络合能力，促进了发黑镀膜的致密性和牢固性，尤其是添加了羟甲基纤维素和聚丙烯酸钠，有效的缩短了成膜时间，改善了膜层厚度不均的问题；消泡剂为聚乙二醇和聚氧乙烯醚的混合物，消泡效果显著提高，有助于提高膜层的均匀度和致密度；
(2)本发明制造的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，对环境的选择性低，能够广泛应用于多种金属制品；
(3)采用本发明制造的发黑镀膜剂处理后的工件表面光滑、膜表面均匀，致密度好，显著提高金属的抗腐蚀性能；
(4)本发明制作方法简单，在弱酸、弱碱及中性环境中均可，所用原料及反应产物易分解，只需向每千克发黑镀膜剂中加入1mg Pt同时在波长为247nm的紫外光下照射即可分解，对环境污染极小。
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发黑镀膜剂的制造方法，其步骤为：
(A)按比例称取3份的亚硝酸钠和4份的硫酸铜溶解在65份的去离子水，搅拌充分溶解；
(B)向步骤(A)所得溶液中加入4份呈味核苷酸二钠、5份羟甲基纤维素、3份聚丙烯酸钠、1份聚亚烷基二醇、0.6份尼泊金甲酯、7份络合剂，加热并搅拌20分钟；所述的络合剂为乙二胺四甲叉膦酸钠和氢氧化钠的混合物，其中乙二胺四甲叉膦酸钠和氢氧化钠的重量比为6:1；
(C)将步骤(B)的溶液冷却至25℃，加入0.5份增稠剂和0.5份消泡剂搅拌15分钟；所述的消泡剂为聚乙二醇和聚氧乙烯醚，聚乙二醇和聚氧乙烯醚的质量比为3:1；
(D)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，以上分数均按照质量份数称取。
该方法制备的发黑镀膜剂在常温下即可用于金属螺钉的表面处理，20摄氏度的温度中镀膜时间20秒，膜厚0.011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，尤其是大批量镀膜时，一般在捞起工件时与打捞工具接触的部位的镀膜会发生损害，而本发明的镀膜不用担心该问题，打捞时不会对镀膜本身造成损害。使用后，将使用后的每千克镀膜剂中放入1mg Pt，用波长为247nm的紫外光下照射。3个小时后开始，有机物分解，剩余液体中无残留有害物质。
实施例2
同实施例1，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：亚硝酸钠1份，硫酸铜5份、呈味核苷酸二钠2份、羟甲基纤维素8份，聚丙烯酸钠1份、聚亚烷基二醇1.6份、尼泊金甲酯1份、络合剂10份，增稠剂2份，消泡剂0.2份，去离子水40份；所述的络合剂为乙二胺四甲叉膦酸钠和氢氧化钠的混合物，其中乙二胺四甲叉膦酸钠和氢氧化钠的重量比为5:1；所述的增稠剂为聚丙烯酰胺；消泡剂为聚乙二醇和聚氧乙烯醚，聚乙二醇和聚氧乙烯醚的质量比为2:1。
该方法制备的发黑镀膜剂在常温下即可用于金属螺钉的表面处理，镀膜时间22秒，膜厚0.015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。将使用后的每千克镀膜剂中放入1mg Pt，用波长为247nm的紫外光下照射。3.5个小时后开始，有机物分解，剩余液体中无残留有害物质。
实施例3
同实施例1，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：亚硝酸钠5份，硫酸铜3份、呈味核苷酸二钠7份、羟甲基纤维素3份，聚丙烯酸钠5份、聚亚烷基二醇2份、尼泊金甲酯0.2份、络合剂12份，增稠剂1.2份，消泡剂0.8份，去离子水70份；所述的络合剂为乙二胺四甲叉膦酸钠和氢氧化钠的混合物，其中乙二胺四甲叉膦酸钠和氢氧化钠的重量比为7:1；所述的增稠剂为聚丙烯酰胺；消泡剂为聚乙二醇和聚氧乙烯醚，聚乙二醇和聚氧乙烯醚的质量比为2.5:1。
该方法制备的发黑镀膜剂在常温下即可用于金属螺钉的表面处理，镀膜时间25秒，膜厚0.014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。尤其是大批量镀膜时，一般在捞起工件时与打捞工具接触的部位的镀膜会发生损害，而本发明的镀膜不用担心该问题，本发明产生的镀膜有较强的韧性和强度，打捞时不会对镀膜本身造成损害，即使是刚镀膜完成，夹持时镀膜也不会破裂。
Claims (5)
1.一种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的制造方法，其步骤为：
(A)按比例称取1-5份的亚硝酸钠和3-5份的硫酸铜溶解在40-70份的去离子水，搅拌充分溶解；
(B)向步骤(A)所得溶液中加入2-7份呈味核苷酸二钠、3-8份羟甲基纤维素、1-5份聚丙烯酸钠、1-2份聚亚烷基二醇、0.2-1份尼泊金甲酯、7-12份络合剂，加热并搅拌20分钟；所述的络合剂为乙二胺四甲叉膦酸钠和氢氧化钠的混合物，其中乙二胺四甲叉膦酸钠和氢氧化钠的重量比为5-7:1；
(C)将步骤(B)的溶液冷却至25℃，加入0.5-2份增稠剂和0.2-0.8份消泡剂搅拌15分钟；所述的消泡剂为聚乙二醇和聚氧乙烯醚，聚乙二醇和聚氧乙烯醚的质量比为2-3:1；
(D)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，以上分数均按照质量份数称取。
2.根据权利要求1所述的一种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的制造方法，其特征在于：所述的步骤(A)中亚硝酸钠为3份，硫酸铜为4份溶解在65份去离子水中。
3.根据权利要求1所述的一种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的制造方法，其特征在于：所述的步骤(B)中向步骤(A)所得溶液中加入4份呈味核苷酸二钠、5份羟甲基纤维素、3份聚丙烯酸钠、1份聚亚烷基二醇、0.6份尼泊金甲酯、7份络合剂，其中乙二胺四甲叉膦酸钠和氢氧化钠的重量比为6:1。
4.根据权利要求1所述的一种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的制造方法，其特征在于：所述的步骤(C)中加入0.5份增稠剂和0.5份消泡剂，所述的增稠剂为聚丙烯酰胺；所述的消泡剂为聚乙二醇和聚氧乙烯醚，聚乙二醇和聚氧乙烯醚的质量比为3:1。
5.一种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的分解方法，其特征在于：所述的权利要求1制备的金属表面处理的发黑镀膜剂需要分解时，向每千克的发黑镀膜剂加入1mg Pt，同时在波长为247nm的紫外光下照射。
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