CN106048622B - 一种金属表面多功能复合处理剂及其制备方法和使用方法 - Google Patents

一种金属表面多功能复合处理剂及其制备方法和使用方法 Download PDF

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Abstract

一种金属表面多功能复合处理剂及其制备方法和使用方法，其成分包括水、磷酸锰、氯化镁、氯化钠、烷基苯磺酸钠、三聚磷酸钠、植物鞣质、乙二醇、羟基酸、酒石酸、甲基酸、多嗅联苯、多嗅二苯醚、邻苯二甲醚、磷酸钠、平平加。传统的金属表面处理需要采用除油、除锈、磷化、钝化等几道工艺，而使用本发明，则只需要一道工艺，即只需将待处理的金属浸入放有本复合处理剂的浸泡池浸泡一段时间便可达到传统金属表面处理法几道工艺所能达到的效果，大大降低了人工成本以及设备成本，并提高了工作效率。

Description

一种金属表面多功能复合处理剂及其制备方法和使用方法
技术领域
本发明涉及一种金属表面复合处理剂，尤其是指一种金属表面多功能复合处理剂及其制备方法和使用方法。
背景技术
目前国内外金属表面处理大都用化学方法处理金属表面时，往往要经过数道工序，如除油、除锈、磷化、钝化等才能获得一个可靠的表面。
目前金属表面处理普遍采用的除油、除锈、磷化、钝化等几道工艺。首先，它造成了环境的污染，加工企业必须对废液进行处理，否则就不得排放，即便如此，该工艺对环境的破坏仍然十分严重；其次，工序较多，效率较低且成本较高；最后，劳动防护也成大的问题，操作人员稍有不慎，会引起严重的工伤事故。
发明内容
本发明提供一种金属表面多功能复合处理剂及其制备方法和使用方法，其主要目的在于克服现有金属表面处理工艺工序多，效率低且成本高、劳动防护问题大的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种金属表面多功能复合处理剂，按质量百分比包括如下组分，各组分含量之和为100%：
水35.00～60.00；
磷酸锰8.00～15.00；
氯化镁8.00～15.00；
氯化钠3.00～6.00；
烷基苯磺酸钠3.00～6.00；
三聚磷酸钠0.50～2.00；
植物鞣质8.00～15.00；
乙二醇1.00～3.00；
羟基酸2.00～4.00；
酒石酸2.00～6.00；
甲基酸3.00～10.00；
多溴联苯0.05～0.1；
多溴二苯醚0.05～0.1；
邻苯二甲醚0.05～0.1；
磷酸钠1.00～2.00；
平平加3.00～8.00。
进一步的，按质量百分比包括如下组分：
水44.70；
磷酸锰10.00；
氯化镁10.00；
氯化钠4.00；
烷基苯磺酸钠4.00；
三聚磷酸钠1.00；
植物鞣质10.00；
乙二醇1.00；
羟基酸2.00；
酒石酸3.00；
甲基酸5.00；
多溴联苯0.10；
多溴二苯醚0.10；
邻苯二甲醚0.10；
磷酸钠1.00；
平平加4.00。
一种金属表面多功能复合处理剂的制备方法，包括如下步骤：
1)向反应槽内加入水、烷基苯磺酸钠、平平加、植物鞣质以及乙二醇，在常温常压下平稳旋转搅拌18～22分钟；
2)再往反应槽内加入磷酸锰、羟基酸、酒石酸以及甲基酸，在常温常压下平稳旋转搅拌22～28分钟；
3)再往反应槽内加入氯化镁、邻苯二甲醚、多溴联苯以及多溴二苯醚，在常温常压下平稳旋转搅拌30～40分钟；
4)最后往反应槽内加入氯化钠、磷酸钠以及三聚磷酸钠，在常温常圧下平稳旋转搅拌35～45分钟使其混合均匀，待无结晶、结块现象出现后，出料，得到产品。
进一步的，在步骤1中，向反应槽内加入水、烷基苯磺酸钠、平平加、植物鞣质以及乙二醇，在常温常压下平稳旋转搅拌20分钟。
进一步的，在步骤2中，再往反应槽内加入磷酸锰、羟基酸、酒石酸以及甲基酸，在常温常压下平稳旋转搅拌25分钟。
进一步的，在步骤3中，再往反应槽内加入氯化镁、邻苯二甲醚、多溴联苯以及多溴二苯醚，在常温常压下平稳旋转搅拌35分钟。
进一步的，在步骤4中，最后往反应槽内加入氯化钠、磷酸钠以及三聚磷酸钠，在常温常圧下平稳旋转搅拌40分钟使其混合均匀，待无结晶、结块现象出现后，出料，得到产品。
一种采用该制备方法制得的复合处理剂的使用方法，包括如下步骤：
1)将复合处理剂倒入浸泡池内，静置20～60分钟；
2)将待处理的金属放入该浸泡池内，并使该金属能够完全处于复合处理剂内，浸泡3～6分钟；
3)将浸泡池内的金属翻转180°，继续浸泡3～6分钟；
4)将浸泡池内的金属取出，悬挂在浸泡池上方，自然干燥或加温烘烤10分钟使其干燥；
5)将干燥后的金属取下，再通过化学与电化学反应过程，使金属表面的复合处理剂转化为无数个晶粒紧密堆积在该上面，生成一层有机酸铁薄膜；
6)将漆层涂装在表面。
进一步的，步骤1中，将复合处理剂倒入浸泡池内，静置30分钟。
进一步的，步骤2中，将待处理的金属放入该浸泡池内，并使该金属能够完全处于复合处理剂内，浸泡5分钟；步骤3中，将浸泡池内的金属翻转180°，继续浸泡5分钟。
上述组成成分中，
磷酸锰（H6Mn3O11P2）：具有很强除锈及磷化功能。
氯化镁（Cl2Mg）：具有很强的钝化金属表面功能。
氯化钠（NaCL）：能够增强磷酸的作用。
烷基苯磺酸钠（RSO3Na(R=C10～C13)）：具有很强的除油功能。
三聚磷酸钠（Na5P3O10）：用于形成磷化膜。
植物鞣质（C14H6O8）：具有很强的除油功能。
乙二醇（C2H6O2）：具有很强的除油功能。
羟基酸（C3H6O3）：能够增强除锈。
酒石酸（C4H6O6）：能够增强除锈。
甲基酸（C39H58O10P2）：能够增强除锈。
多溴联苯（C12H10-O-C12H10）：具有阻燃的作用。
多溴二苯醚（C12H10O-O-C12H10O）：具有阻燃的作用。
邻苯二甲醚（C8H10O2）：能够增强钝化。
磷酸钠（Na3O4P）：能够增强磷化。
平平加（C12H25O(CH2CH2O)9H）：具有除油的作用。
和现有技术相比，本发明产生的有益效果在于:
1、传统的金属表面处理需要采用除油、除锈、磷化、钝化等几道工艺，而使用本发明，则只需要一道工艺，即只需将待处理的金属浸入放有本复合处理剂的浸泡池浸泡一段时间便可达到传统金属表面处理法几道工艺所能达到的效果，大大降低了人工成本以及设备成本，并提高了工作效率。
2、本发明中的复合处理剂由于其呈弱酸性，因此不会出现作业人员在作业过程中由于接触到复合处理剂而受伤的情况。
3、本发明中的复合处理剂可以反复利用，将待处理的金属依次浸入放有复合处理剂的浸泡池内浸泡，待液面下降之后，再往浸泡池内添加复合处理剂继续使用，因此不存在排放的问题，不会污染环境。
4、本发明中，金属制件经复合处理剂处理后，再通过化学与电化学复杂的反应过程，可转化为无数个晶粒紧密堆积在其表面，生成了一层薄而细密的，不溶于水的有机酸铁薄膜。这种薄膜致密、坚韧、且具有较高防腐性能，且与各种漆类（包括粉底烤漆、电泳漆、树脂漆）有较强的吸附能力，有利于漆层在表面的涂装。处理后的金属制件可长达一年时间的防锈存放，也可直接进入下道工艺的使用。
具体实施方式
下面说明本发明的具体实施方式。
一种金属表面多功能复合处理剂，按质量百分比包括如下组分：水35.00～60.00；磷酸锰8.00～15.00；氯化镁8.00～15.00；氯化钠3.00～6.00；烷基苯磺酸钠3.00～6.00；三聚磷酸钠0.50～2.00；植物鞣质8.00～15.00；乙二醇1.00～3.00；羟基酸2.00～4.00；酒石酸2.00～6.00；甲基酸3.00～10.00；多溴联苯0.05～0.1；多溴二苯醚0.05～0.1；邻苯二甲醚0.05～0.1；磷酸钠1.00～2.00；平平加3.00～8.00。
金属在加工、运输、储藏过程中，表面往往会带有一些油污，例如由于防锈需要所涂的防锈油，机械加工所涂的润滑油、切屑油、抛光膏，搬运过程中污染的汗水、沥青等。这些油污的存在会影响除锈及磷化的质量，降低涂层与基体间的结合力。因此金属表面的处理需要除油。
在对金属进行涂装前金属表面的氧化皮和锈蚀若除不彻底，将会影响磷化效果，使涂膜的附着力不行，并且金属会进一步腐蚀，引起涂膜起泡、脱落。除锈的目的是使金属表面光滑、清洁，增加涂料与被涂表面的附着能力，充分发挥涂料抵抗腐蚀因素的能力。在对金属表而进行化学或电化学转化膜处理(阳极氧化、钢铁氧化、不锈钢钝化氧化等)前，必须除去其表面的氧化皮及锈蚀产物，使新鲜的金属基体暴露出来，以便形成均匀、致密、与基体金属结合良好、防护性能优良的化学或电化学转化膜。因此金属表面的处理需要除锈。
绝大多数金属在通常的介质中都会自发地被腐蚀。可是金属表面在某些介质环境下会发生一种阳极反应受阻即钝化的现象，钝化大大降低了金属的腐蚀速度，增加了金属的耐蚀性。钝化是为了金属材料的防腐蚀。金属经酸洗、水冲洗、漂洗后，表面很清洁，非常活化，很容易遭受腐蚀，所以必须立即进行钝化处理，使清洗后的金属表面生成保护膜，减缓腐蚀。因此金属表面的处理需要钝化。
磷化是指在金属表面生成一层均匀、细密、耐腐蚀的磷化膜的过程，原理上属化学转化膜处理，所以有时也把磷化称之为化学转化膜处理。对金属的磷化处理具有以下作用：提供了清洁的耐腐蚀的金属表面；显著提高涂层的附着力；大大提高了金属表面的吸附能力；提高润滑效率；成倍提高涂层的耐蚀力。因此金属表面的处理需要磷化。
阻燃剂可以降低金属表面的温度，有效地抑制可燃性气体的生成，阻止燃烧的蔓延，使其在达到热分解温度前吸收更多的热量，从而提高其阻燃性能。阻燃剂在高温下能形成玻璃状或稳定泡沫覆盖层，隔绝氧气，具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的作用，从而达到阻燃目的。如有机阻磷类阻燃剂受热时能产生结构更趋稳定的交联状固体物质或碳化层。碳化层的形成一方面能阻止聚合物进一步热解，另一方面能阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程。因此金属表面的处理需要添加阻燃材料。
本发明中，磷酸锰具有很强除锈及磷化功能。氯化镁具有很强的钝化金属表面功能。氯化钠能够增强磷酸的作用。烷基苯磺酸钠具有很强的除油功能。三聚磷酸钠用于形成磷化膜。植物鞣质具有很强的除油功能。乙二醇具有很强的除油功能。羟基酸能够增强除锈。酒石酸能够增强除锈。甲基酸能够增强除锈。多溴联苯具有阻燃的作用。多溴二苯醚具有阻燃的作用。邻苯二甲醚（能够增强钝化。磷酸钠能够增强磷化。平平加具有除油的作用。
传统的金属表面处理需要采用除油、除锈、磷化、钝化等几道工艺，而使用本发明，则只需要一道工艺，即只需将待处理的金属浸入放有本复合处理剂的浸泡池浸泡一段时间便可达到传统金属表面处理法几道工艺所能达到的效果，大大降低了人工成本以及设备成本，并提高了工作效率。
实施例一：
一种金属表面多功能复合处理剂，按质量百分比包括如下组分：水44.70；磷酸锰10.00；氯化镁10.00；氯化钠4.00；烷基苯磺酸钠4.00；三聚磷酸钠1.00；植物鞣质10.00；乙二醇1.00；羟基酸2.00；酒石酸3.00；甲基酸5.00；多溴联苯0.10；多溴二苯醚0.10；邻苯二甲醚0.10；磷酸钠1.00；平平加4.00。
实施例二：
一种金属表面多功能复合处理剂，按质量百分比包括如下组分：水38.85；磷酸锰9.00；氯化镁9.00；氯化钠5.00；烷基苯磺酸钠5.00；三聚磷酸钠1.50；植物鞣质9.00；乙二醇2.00；羟基酸3.00；酒石酸5.00；甲基酸6.00；多溴联苯0.05；多溴二苯醚0.05；邻苯二甲醚0.05；磷酸钠1.50；平平加5.00。
实施例三：
一种金属表面多功能复合处理剂，按质量百分比包括如下组分：水42.75；磷酸锰12.00；氯化镁12.00；氯化钠3.00；烷基苯磺酸钠3.00；三聚磷酸钠0.50；植物鞣质8.00；乙二醇1.50；羟基酸2.00；酒石酸2.00；甲基酸4.00；多溴联苯0.10；多溴二苯醚0.10；邻苯二甲醚0.05；磷酸钠2.00；平平加7.00。
一种金属表面多功能复合处理剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：
向反应槽内加入水、烷基苯磺酸钠、平平加、植物鞣质以及乙二醇，在常温常压下平稳旋转搅拌18～22分钟；其中，最佳方案为20分钟。
步骤二：
再往反应槽内加入磷酸锰、羟基酸、酒石酸以及甲基酸，在常温常压下平稳旋转搅拌22～28分钟；其中，最佳方案为25分钟。
步骤三：
再往反应槽内加入氯化镁、邻苯二甲醚、多溴联苯以及多溴二苯醚，在常温常压下平稳旋转搅拌30～40分钟；其中，最佳方案为35分钟。
步骤四：
最后往反应槽内加入氯化钠、磷酸钠以及三聚磷酸钠，在常温常圧下平稳旋转搅拌35～45分钟使其混合均匀，待无结晶、结块现象出现后，出料，得到产品。其中，最佳方案为40分钟。
由于这些成分中，氯化钠、磷酸钠以及三聚磷酸钠反应速度最快；氯化镁、邻苯二甲醚、多溴联苯以及多溴二苯醚的反应速度次之；磷酸锰、羟基酸、酒石酸以及甲基酸的反应速度再次之；烷基苯磺酸钠、平平加、植物鞣质以及乙二醇的反应速度最慢。因此将这些成分按反应速度由慢到快依次放入反应槽内进行搅拌，能够使得反应速度慢的成分得到充分反应，反应速度快的成分不会由于搅拌时间过长导致其挥发浪费，甚至造成其化学组分被破坏，影响活性，从而影响制得的复合处理剂的效果。
一种采用该制备方法制得的复合处理剂的使用方法，包括如下步骤：
步骤一：
将复合处理剂倒入浸泡池内，静置20～60分钟；其中，最佳方案为静置30分钟。
步骤二：
将待处理的金属放入该浸泡池内，并使该金属能够完全处于复合处理剂内，浸泡3～6分钟；其中，最佳方案为5分钟。
步骤三：
将浸泡池内的金属翻转180°，继续浸泡3～6分钟；其中，最佳方案为5分钟。
步骤四：
将浸泡池内的金属取出，悬挂在浸泡池上方，自然干燥或加温烘烤10分钟使其干燥，表面应避免挂流。
步骤五：
将干燥后的金属取下，再通过化学与电化学反应过程，使金属表面的复合处理剂转化为无数个晶粒紧密堆积在该上面，生成一层有机酸铁薄膜。
步骤六：
将漆层涂装在表面。
金属制件经复合处理剂处理后，再通过化学与电化学复杂的反应过程，可转化为无数个晶粒紧密堆积在其表面，生成了一层薄而细密的，不溶于水的有机酸铁薄膜。这种薄膜致密、坚韧、且具有较高防腐性能，且与各种漆类（包括粉底烤漆、电泳漆、树脂漆）有较强的吸附能力，有利于漆层在表面的涂装。处理后的金属制件可长达一年时间的防锈存放，也可直接进入下道工艺的使用。
本发明中的复合处理剂由于其呈弱酸性，因此不会出现作业人员在作业过程中由于接触到复合处理剂而受伤的情况。并且本发明中的复合处理剂可以反复利用，将待处理的金属依次浸入放有复合处理剂的浸泡池内浸泡，待液面下降之后，再往浸泡池内添加复合处理剂继续使用，因此不存在排放的问题，不会污染环境。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种金属表面多功能复合处理剂，其特征在于，按质量百分比包括如下组分，各组分含量之和为100%：
水35.00～60.00；
磷酸锰8.00～15.00；
氯化镁8.00～15.00；
氯化钠3.00～6.00；
烷基苯磺酸钠3.00～6.00；
三聚磷酸钠0.50～2.00；
植物鞣质8.00～15.00；
乙二醇1.00～3.00；
C3H6O3 2.00～4.00；
C4H6O6 2.00～6.00；
C39H58O10P2 3.00～10.00；
多溴联苯0.05～0.1；
多溴二苯醚0.05～0.1；
邻苯二甲醚0.05～0.1；
磷酸钠1.00～2.00；
平平加3.00～8.00。
2.如权利要求1所述一种金属表面多功能复合处理剂，其特征在于，按质量百分比包括如下组分：
水44.70；
磷酸锰10.00；
氯化镁10.00；
氯化钠4.00；
烷基苯磺酸钠4.00；
三聚磷酸钠1.00；
植物鞣质10.00；
乙二醇1.00；
C3H6O3 2.00；
C4H6O6 3.00；
C39H58O10P2 5.00；
多溴联苯0.10；
多溴二苯醚0.10；
邻苯二甲醚0.10；
磷酸钠1.00；
平平加4.00。
3.一种如权利要求1或2所述一种金属表面多功能复合处理剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：向反应槽内加入水、烷基苯磺酸钠、平平加、植物鞣质以及乙二醇，在常温常压下平稳旋转搅拌18～22分钟；
步骤2：再往反应槽内加入磷酸锰、C3H6O3、C4H6O6以及C39H58O10P2，在常温常压下平稳旋转搅拌22～28分钟；
步骤3：再往反应槽内加入氯化镁、邻苯二甲醚、多溴联苯以及多溴二苯醚，在常温常压下平稳旋转搅拌30～40分钟；
步骤4：最后往反应槽内加入氯化钠、磷酸钠以及三聚磷酸钠，在常温常圧下平稳旋转搅拌35～45分钟使其混合均匀，待无结晶、结块现象出现后，出料，得到产品。
4.如权利要求3所述一种金属表面多功能复合处理剂的制备方法，其特征在于：在步骤1中，向反应槽内加入水、烷基苯磺酸钠、平平加、植物鞣质以及乙二醇，在常温常压下平稳旋转搅拌20分钟。
5.如权利要求3所述一种金属表面多功能复合处理剂的制备方法，其特征在于：在步骤2中，再往反应槽内加入磷酸锰、C3H6O3、C4H6O6以及C39H58O10P2，在常温常压下平稳旋转搅拌25分钟。
6.如权利要求3所述一种金属表面多功能复合处理剂的制备方法，其特征在于：在步骤3中，再往反应槽内加入氯化镁、邻苯二甲醚、多溴联苯以及多溴二苯醚，在常温常压下平稳旋转搅拌35分钟。
7.如权利要求3所述一种金属表面多功能复合处理剂的制备方法，其特征在于：在步骤4中，最后往反应槽内加入氯化钠、磷酸钠以及三聚磷酸钠，在常温常圧下平稳旋转搅拌40分钟使其混合均匀，待无结晶、结块现象出现后，出料，得到产品。
8.一种采用如权利要求3所述的制备方法制得的复合处理剂的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将复合处理剂倒入浸泡池内，静置20～60分钟；
2)将待处理的金属放入该浸泡池内，并使该金属能够完全处于复合处理剂内，浸泡3～6分钟；
3)将浸泡池内的金属翻转180°，继续浸泡3～6分钟；
4)将浸泡池内的金属取出，悬挂在浸泡池上方，自然干燥或加温烘烤10分钟使其干燥；
5)将干燥后的金属取下，再通过化学与电化学反应过程，使金属表面的复合处理剂转化为无数个晶粒紧密堆积在上面，生成一层有机酸铁薄膜；
6)将漆层涂装在表面。
9.如权利要求8所述一种金属表面多功能复合处理剂的使用方法，其特征在于：步骤1中，将复合处理剂倒入浸泡池内，静置30分钟。
10.如权利要求8所述一种金属表面多功能复合处理剂的使用方法，其特征在于：步骤2中，将待处理的金属放入该浸泡池内，并使该金属能够完全处于复合处理剂内，浸泡5分钟；步骤3中，将浸泡池内的金属翻转180°，继续浸泡5分钟。
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