CN104233263A

CN104233263A - 一种钢铁表面无铬无磷钝化工艺

Info

Publication number: CN104233263A
Application number: CN201310253447.5A
Authority: CN
Inventors: 潘增炎
Original assignee: WUXI YANGSHI SURFACE TREATMENT SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: WUXI YANGSHI SURFACE TREATMENT SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2013-06-24
Publication date: 2014-12-24

Abstract

本发明公开了一种钢铁表面无铬无磷钝化工艺，所述工艺采用的钝化液的组成以重量百分数计为：3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷13-15%，乙烯基三乙氧基硅烷6.5-7.5%，乙烯基三乙酰氧基硅烷2.3-2.7%，水性不饱和聚酯7-9%，N,N-二甲基苯胺0.08-0.12%；三乙醇胺4-6%，苯甲酸钠3.5-4.5%，乙酸0.5-1.5%，乙醇40-44%，余量为水；所述钝化工艺为：将钢铁工件置于55-65℃碱性除油液中处理5-15分钟，然后用清水洗净后置于15%的盐酸溶液中浸泡5-15分钟，并用清水洗净，然后将钢铁工件浸入具有上述组成的钝化液中，钝化6-8分钟，取出后晾干。

Description

一种钢铁表面无铬无磷钝化工艺

技术领域

本发明涉及表面处理技术领域，尤其涉及一种钢铁表面无铬无磷钝化工艺。

背景技术

金属腐蚀是目前国民经济各个领域面临的一个十分严峻的问题，全世界每年因金属腐蚀造成的损失高达上千亿美元。为了达到金属表面防腐的目的，通常在金属表面涂装涂料，使得金属与外界环境隔绝，从而减少金属的腐蚀。

在涂装涂料前，通常需要对金属表面进行预处理，传统的预处理方法主要有喷砂、打磨、化学清洗、化学转化膜等，但其中最常用的是磷化工艺和金属表面钝化工艺。

金属磷化工艺是目前应用最广的金属表面预处理工艺，其主要原理是磷酸或酸式磷酸盐在酸性条件下与金属反应，在金属表面形成一层致密的难溶磷酸盐保护膜。磷化处理可用于普通钢材的涂装前预处理、长效防腐以及机械加工前处理，也可用于铝材及铝合金、锌及镀锌材料等的涂装前预处理。金属表面的磷化膜，可增强涂层与基材之间的结合力；也可用于改变金属表面的冷加工性能；经封孔、钝化处理后可具有一定的抗腐蚀能力。

金属钝化工艺是金属表面处理的另一种技术，钝化的方法有很多种，常用的有氧化和铬酸盐钝化。氧化通常用于铁、铝、锌等金属的钝化处理，它是用化学或电化学的方法，使金属表面氧化并沉积上一层致密的氧化物薄膜，而起到保护作用。铬酸盐钝化是以铬酸或重铬酸盐为原料，其强氧化作用使得金属表面生成致密的含铬钝化膜，从而提高金属的抗腐蚀性能。

然而金属磷和钝化工艺都存在着严重的环境污染问题，磷化和钝化液中含有大量的重金属离子，如铬、镍、铅等，这些离子即可以造成急性中毒，也可以在人体内慢慢积累，使人体发生病变；而且磷化和钝化工艺过程中还会产生大量污水，其中含有的重金属离子，一方面会造成污染，另一方面难以回收，资源浪费严重。

随着环保意识的增强，近年来开发出一些新的表面处理工艺如：稀土转化膜工艺、有机酸碱钝化工艺等，但这些工艺也不同程度上存在着资源浪费，难以在实际中应用等问题。

CN1814860A中公开了一种由磷酸类化合物和具有至少4个氟原子并选自钛、锆、硅、铪、铝、硼中至少一种元素的氟酸，以及具有至少一个含活性氨基的硅烷偶联剂和具有至少一个环氧基的硅烷偶联剂组成的金属表面处理用组合物，该组合物可以在金属表面形成耐腐蚀性、耐黑变性、和涂布密合性能优异的保护膜，但此组合物价格昂贵，含有磷酸类化合物，对环境污染比较严重。

CN101228294A中公开了一种由分子中含有一个氨基的硅烷偶联剂、分子含有缩水甘油基的硅烷偶联剂以及磷酸、氟化合物以及钒化合物组成的金属表面处理用组合物，该组合物可以赋予金属非铬钝化工艺难以实现的耐蚀性、耐热性、耐指纹性、导电性等性能，但价格昂贵，亦含有磷酸，对环境污染严重。

发明内容

本发明的目的在于提出一种钢铁表面无铬无磷钝化工艺，该工艺采用的钝化液无磷酸根和铬离子，因此环保无污染，并且制备的钝化液耐腐蚀性高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种钢铁表面无铬无磷钝化工艺，所述工艺采用的钝化液的组成以重量百分数计为：3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷13-15%，乙烯基三乙氧基硅烷6.5-7.5%，乙烯基三乙酰氧基硅烷2.3-2.7%，水性不饱和聚酯7-9%，N,N-二甲基苯胺0.08-0.12%；三乙醇胺4-6%，苯甲酸钠3.5-4.5%，乙酸0.5-1.5%，乙醇40-44%，余量为水；其中水性不饱和聚酯中具有反应活性的醇羟基与羧基的摩尔比为0.8-1.2；所述不饱和聚酯中使用的不饱和羧酸选自丙烯酸或丁烯酸，所使用的多元醇为乙二醇或丙三醇；所述钝化工艺为：将钢铁工件置于55-65℃碱性除油液中处理5-15分钟，然后用清水洗净后置于15%的盐酸溶液中浸泡5-15分钟，并用清水洗净，然后将钢铁工件浸入具有上述组成的钝化液中，钝化6-8分钟，取出后晾干。

本发明的有益效果：

该工艺采用的钝化液以水为分散介质挥发性组分含量低，不含磷酸根和铬盐，是一种环保且高效的钢铁钝化液，并且该钝化液可以在金属表面形成致密的保护膜，赋予金属良好的耐腐蚀性、耐水性和良好的涂布性能及涂装配套性。

具体实施方式

实施例一

一种钢铁表面无铬无磷钝化工艺，所述工艺采用的钝化液的组成以重量百分数计为：3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷13%，乙烯基三乙氧基硅烷7.5%，乙烯基三乙酰氧基硅烷2.3%，水性不饱和聚酯9%，N,N-二甲基苯胺0.08%；三乙醇胺6%，苯甲酸钠3.5%，乙酸1.5%，乙醇40%，余量为水；其中水性不饱和聚酯中具有反应活性的醇羟基与羧基的摩尔比为0.8；所述不饱和聚酯中使用的不饱和羧酸选自丙烯酸或丁烯酸，所使用的多元醇为乙二醇或丙三醇；所述钝化工艺为：将钢铁工件置于55℃碱性除油液中处理15分钟，然后用清水洗净后置于15%的盐酸溶液中浸泡5分钟，并用清水洗净，然后将钢铁工件浸入具有上述组成的钝化液中，钝化8分钟，取出后晾干。

实施例二

一种钢铁表面无铬无磷钝化工艺，所述工艺采用的钝化液的组成以重量百分数计为：3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷15%，乙烯基三乙氧基硅烷6.5%，乙烯基三乙酰氧基硅烷2.7%，水性不饱和聚酯7%，N,N-二甲基苯胺0.12%；三乙醇胺4%，苯甲酸钠4.5%，乙酸0.5%，乙醇44%，余量为水；其中水性不饱和聚酯中具有反应活性的醇羟基与羧基的摩尔比为1.2；所述不饱和聚酯中使用的不饱和羧酸选自丙烯酸或丁烯酸，所使用的多元醇为乙二醇或丙三醇；所述钝化工艺为：将钢铁工件置于65℃碱性除油液中处理5分钟，然后用清水洗净后置于15%的盐酸溶液中浸泡15分钟，并用清水洗净，然后将钢铁工件浸入具有上述组成的钝化液中，钝化6分钟，取出后晾干。

实施例三

一种钢铁表面无铬无磷钝化工艺，所述工艺采用的钝化液的组成以重量百分数计为：3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷14%，乙烯基三乙氧基硅烷7.0%，乙烯基三乙酰氧基硅烷2.5%，水性不饱和聚酯8%，N,N-二甲基苯胺0.10%；三乙醇胺5%，苯甲酸钠4.0%，乙酸1.0%，乙醇42%，余量为水；其中水性不饱和聚酯中具有反应活性的醇羟基与羧基的摩尔比为1.0；所述不饱和聚酯中使用的不饱和羧酸选自丙烯酸或丁烯酸，所使用的多元醇为乙二醇或丙三醇；所述钝化工艺为：将钢铁工件置于60℃碱性除油液中处理10分钟，然后用清水洗净后置于15%的盐酸溶液中浸泡10分钟，并用清水洗净，然后将钢铁工件浸入具有上述组成的钝化液中，钝化7分钟，取出后晾干。

Claims

1.一种钢铁表面无铬无磷钝化工艺，其特征在于，所述工艺采用的钝化液的组成以重量百分数计为：3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷13-15%，乙烯基三乙氧基硅烷6.5-7.5%，乙烯基三乙酰氧基硅烷2.3-2.7%，水性不饱和聚酯7-9%，N,N-二甲基苯胺0.08-0.12%；三乙醇胺4-6%，苯甲酸钠3.5-4.5%，乙酸0.5-1.5%，乙醇40-44%，余量为水；其中水性不饱和聚酯中具有反应活性的醇羟基与羧基的摩尔比为0.8-1.2；所述不饱和聚酯中使用的不饱和羧酸选自丙烯酸或丁烯酸，所使用的多元醇为乙二醇或丙三醇；所述钝化工艺为：将钢铁工件置于55-65℃碱性除油液中处理5-15分钟，然后用清水洗净后置于15%的盐酸溶液中浸泡5-15分钟，并用清水洗净，然后将钢铁工件浸入具有上述组成的钝化液中，钝化6-8分钟，取出后晾干。