CN106048591B - 一种钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液及其制备方法 - Google Patents

一种钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液及其制备方法，由以下组分按重量份数配比制成：硝酸镧12～30份、钼酸钠9～22份、硅酸钾8～21份、乙二醇13～26份、羟乙基纤维素16～32份、碳酸钠14～28份、OP乳化剂18～35份、三聚磷酸钠12～25份、十二烷基磺酸钠11～27份、氢氧化钠12～34份、纳米二氧化钛18～36份、纳米碳化硅15～32份、去离子水30～65份。(1)本发明所述钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液形成的涂层具有阻隔作用、缓释作用、阴极保护作用和自我修复作用；(2)本发明所述钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液形成的涂层附着力强。

Description

一种钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢铁表面处理领域，尤其涉及一种钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液及其制备方法。
背景技术
金属是一种富有光泽及延展性且容易导电、导热的物质。绝大多数金属在自然界中以化合态存在，少数金属以游离态存在。金属矿物有氧化物，其他存在形式有氯化物、硫酸盐、碳酸盐及硅酸盐。为更合理使用金属材料的金属材料性能，使其作用充分地发挥，这就必须要足够了解金属品在制备成零件的情况下的使用性能，同时还要了解其在加工过程中的加工性能。
我国的有色金属业的基础在2012年有了巩固，据中国的有色金属工业协会统计，我国全年有十种有色金属的产量达到了3696.12万吨，增长达7.5％，规模以上的企业在1～11月的利润为1288.8亿元，而且全年的进出口贸易总额为1664.31亿美元。
腐蚀时，一些破坏金属表面形貌及组织的化学类的反应产生，这些反应使得金属形成为腐蚀产物。可是这些腐蚀产物的力学性能很差，它们会降低金属的强度等力学性能，通过受力破坏构件形状，使零件的磨损增加，最终减少工件的使用寿命甚至造成严重的事故。1975年由腐蚀造成的美国经济损失大约为七百亿美元，其占当年国民经济生产总值的4.2％。据悉，每年的钢产量里有10～20％的钢铁损失是因金属发生了腐蚀而造成的，不仅如此，金属的腐蚀而引起的停产等造成的经济损失则很难计算。
金属腐蚀的现象比较普遍，钢铁材料及成品在潮湿的环境中就较易腐蚀生锈；铝及铝制品在使用后就会在表面产生白色的腐蚀粉末；铜制品在空气中长时间不使用表面渐渐生出铜绿。这些都是自然界常见的腐蚀现象。金属材料在现实世界中的应用事关国家及个人的命运，所以金属材料需要对腐蚀介质进行抵抗的能力。金属材料在应用时是难免要发生腐蚀的。金属材料由于被腐蚀介质腐蚀而成为金属腐蚀。金属腐蚀的本质过程是金属在腐蚀过程中产生了化学变化而形成了一些腐蚀产物，实质上是金属单质被氧化的过程。典型的腐蚀形态为铁锈等。
腐蚀过程一般有两种途径：化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀：金属与腐蚀介质直接接触而进行化学反应的腐蚀。电化学腐蚀：金或不纯的金属材料与电解质溶液接触时通过电极反应产生的腐蚀。这两种腐蚀中，电化学腐蚀的危害最大，并且在社会生活中也会常常见到。
发明内容
本发明解决的技术问题：为了克服现有技术的缺陷，获得一种增强金属抗腐蚀能力的镀液，本发明提供了一种钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液及其制备方法。
技术方案：一种钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液，由以下组分按重量份数配比制成：硝酸镧12～30份、钼酸钠9～22份、硅酸钾8～21份、乙二醇13～26份、羟乙基纤维素16～32份、碳酸钠14～28份、OP乳化剂18～35份、三聚磷酸钠12～25份、十二烷基磺酸钠11～27份、氢氧化钠12～34份、纳米二氧化钛18～36份、纳米碳化硅15～32份、去离子水30～65份。
优选的，所述钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液由以下组分按重量份数配比制成：硝酸镧24份、钼酸钠19份、硅酸钾17份、乙二醇22份、羟乙基纤维素27份、碳酸钠22份、OP乳化剂28份、三聚磷酸钠21份、十二烷基磺酸钠22份、氢氧化钠31份、纳米二氧化钛34份、纳米碳化硅26份、去离子水58份。
一种钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液的制备方法，包含以下步骤：
(1)将氢氧化钠、纳米二氧化钛、纳米碳化硅和去离子水，置于超声搅拌器中，温度为38～46℃，功率为18.4～20.8kHZ，搅拌8～22分钟；
(2)向步骤(1)所述的超声搅拌器中加入OP乳化剂、三聚磷酸钠和十二烷基磺酸钠，超声搅拌器中温度升至48～59℃，超声功率为19.3～20.6kHZ，搅拌时间为22～35分钟，制得纳米镀液；
(3)将硝酸镧、钼酸钠、硅酸钾、乙二醇、羟乙基纤维素、碳酸钠和水同时加入高压反应釜中，在压力为3.6～5.9MPa，温度为235～460℃条件下反应25～50分钟，制得基础镀液；
(4)将步骤(3)制得的基础镀液加入步骤(2)获得的纳米镀液中，置于超声搅拌器中，在温度为39～45℃，功率为18.9～21.6kHZ条件下反应35～58分钟，即可制得钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液。
优选的，步骤(1)中将氢氧化钠、纳米二氧化钛、纳米碳化硅和去离子水，置于超声搅拌器中，温度为43℃，功率为20.3kHZ，搅拌17分钟。
优选的，步骤(2)中向步骤(1)所述的超声搅拌器中加入OP乳化剂、三聚磷酸钠和十二烷基磺酸钠，超声搅拌器中温度升至53℃，超声功率为20.1kHZ，搅拌时间为29分钟，制得纳米镀液。
优选的，步骤(3)中将硝酸镧、钼酸钠、硅酸钾、乙二醇、羟乙基纤维素、碳酸钠和水同时加入高压反应釜中，在压力为5.2MPa，温度为425℃条件下反应42分钟，制得基础镀液。
优选的，步骤(4)中将步骤(3)制得的基础镀液加入步骤(2)获得的纳米镀液中，置于超声搅拌器中，在温度为41℃，功率为20.8kHZ条件下反应52分钟，即可制得钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液。
有益效果：(1)本发明所述钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液形成的涂层具有阻隔作用、缓释作用、阴极保护作用和自我修复作用；(2)本发明所述钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液形成的涂层附着力强。
具体实施方式
实施例1
一种钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液，由以下组分按重量份数配比制成：硝酸镧12份、钼酸钠9份、硅酸钾8份、乙二醇13份、羟乙基纤维素16份、碳酸钠14份、OP乳化剂18份、三聚磷酸钠12份、十二烷基磺酸钠11份、氢氧化钠12份、纳米二氧化钛18份、纳米碳化硅15份、去离子水30份。
一种钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液的制备方法，包含以下步骤：
(1)将氢氧化钠、纳米二氧化钛、纳米碳化硅和去离子水，置于超声搅拌器中，温度为38℃，功率为18.4kHZ，搅拌8分钟；
(2)向步骤(1)所述的超声搅拌器中加入OP乳化剂、三聚磷酸钠和十二烷基磺酸钠，超声搅拌器中温度升至48℃，超声功率为19.3kHZ，搅拌时间为22分钟，制得纳米镀液；
(3)将硝酸镧、钼酸钠、硅酸钾、乙二醇、羟乙基纤维素、碳酸钠和水同时加入高压反应釜中，在压力为3.6MPa，温度为235℃条件下反应25分钟，制得基础镀液；
(4)将步骤(3)制得的基础镀液加入步骤(2)获得的纳米镀液中，置于超声搅拌器中，在温度为39℃，功率为18.9kHZ条件下反应35分钟，即可制得钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液。
实施例2
一种钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液，由以下组分按重量份数配比制成：硝酸镧24份、钼酸钠19份、硅酸钾17份、乙二醇22份、羟乙基纤维素27份、碳酸钠22份、OP乳化剂28份、三聚磷酸钠21份、十二烷基磺酸钠22份、氢氧化钠31份、纳米二氧化钛34份、纳米碳化硅26份、去离子水58份。
一种钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液的制备方法，包含以下步骤：
(1)将氢氧化钠、纳米二氧化钛、纳米碳化硅和去离子水，置于超声搅拌器中，温度为43℃，功率为20.3kHZ，搅拌17分钟；
(2)向步骤(1)所述的超声搅拌器中加入OP乳化剂、三聚磷酸钠和十二烷基磺酸钠，超声搅拌器中温度升至53℃，超声功率为20.1kHZ，搅拌时间为29分钟，制得纳米镀液；
(3)将硝酸镧、钼酸钠、硅酸钾、乙二醇、羟乙基纤维素、碳酸钠和水同时加入高压反应釜中，在压力为5.2MPa，温度为425℃条件下反应42分钟，制得基础镀液；
(4)将步骤(3)制得的基础镀液加入步骤(2)获得的纳米镀液中，置于超声搅拌器中，在温度为41℃，功率为20.8kHZ条件下反应52分钟，即可制得钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液。
优选的，步骤(3)中将硝酸镧、钼酸钠、硅酸钾、乙二醇、羟乙基纤维素、碳酸钠和水同时加入高压反应釜中，在压力为5.2MPa，温度为425℃条件下反应42分钟，制得基础镀液。
实施例3
一种钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液，由以下组分按重量份数配比制成：硝酸镧30份、钼酸钠22份、硅酸钾21份、乙二醇26份、羟乙基纤维素32份、碳酸钠28份、OP乳化剂35份、三聚磷酸钠25份、十二烷基磺酸钠27份、氢氧化钠34份、纳米二氧化钛36份、纳米碳化硅32份、去离子水65份。
一种钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液的制备方法，包含以下步骤：
(1)将氢氧化钠、纳米二氧化钛、纳米碳化硅和去离子水，置于超声搅拌器中，温度为46℃，功率为20.8kHZ，搅拌22分钟；
(2)向步骤(1)所述的超声搅拌器中加入OP乳化剂、三聚磷酸钠和十二烷基磺酸钠，超声搅拌器中温度升至59℃，超声功率为20.6kHZ，搅拌时间为35分钟，制得纳米镀液；
(3)将硝酸镧、钼酸钠、硅酸钾、乙二醇、羟乙基纤维素、碳酸钠和水同时加入高压反应釜中，在压力为5.9MPa，温度为460℃条件下反应50分钟，制得基础镀液；
(4)将步骤(3)制得的基础镀液加入步骤(2)获得的纳米镀液中，置于超声搅拌器中，在温度为45℃，功率为21.6kHZ条件下反应58分钟，即可制得钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液。
对实施例1～3制备获得的钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液进行性能检测，结果如下表所示：

Claims (1)

1. 一种钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液，其特征在于，由以下组分按重量份数配比制成：硝酸镧24份、钼酸钠19份、硅酸钾17份、乙二醇22份、羟乙基纤维素27份、碳酸钠22份、OP乳化剂28份、三聚磷酸钠21份、十二烷基磺酸钠22份、氢氧化钠31份、纳米二氧化钛34份、纳米碳化硅26份、去离子水58份；所述钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液由以下方法制得：（1）将氢氧化钠、纳米二氧化钛、纳米碳化硅和去离子水，置于超声搅拌器中，温度为43℃，功率为20.3kHZ，搅拌17分钟；（2）向步骤（1）所述的超声搅拌器中加入OP乳化剂、三聚磷酸钠和十二烷基磺酸钠，超声搅拌器中温度升至53℃，超声功率为20.1 kHZ，搅拌时间为29分钟，制得纳米镀液；（3）将硝酸镧、钼酸钠、硅酸钾、乙二醇、羟乙基纤维素、碳酸钠和水同时加入高压反应釜中，在压力为5.2MPa，温度为425℃条件下反应42分钟，制得基础镀液；（4）将步骤（3）制得的基础镀液加入步骤（2）获得的纳米镀液中，置于超声搅拌器中，在温度为41℃，功率为20.8kHZ条件下反应52分钟，即可制得钢铁表面微纳米材料改性无铬锌铝镀液。
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