CN107236942A - 一种汽车粉末金属零部件钝化剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种汽车粉末金属零部件钝化剂的制备方法，称取水、硫酸氧钛、三氯化铬、双氧水、酒石酸盐、氢氧化钾、氨水、磷酸三丁酯、乙醇、甲醛、苯酚、沉淀硫酸钡、安息香、甘油松香酯和环烷酸锌；产生协同作用，形成一层钝化膜，具有良好的防腐蚀性能，机械强度高，耐热性能好；对环境无害、安全环保，镀膜平整，平滑性好，外观良好，镀膜的弯曲强度10‑20MPa；光泽度高，工艺稳定性好，使用寿命长，使用方便，粘度100‑500（10‑3Pa·s），硬度0.5‑0.9，柔韧性1mm，附着力1‑2级；耐水20‑30d不起泡，制备工艺简单，成本低廉，冲击强度550‑750N·cm，原料来源广泛。

Description

一种汽车粉末金属零部件钝化剂的制备方法
技术领域
本申请属于粉末金属钝化剂材料领域，尤其涉及一种汽车粉末金属零部件钝化剂的制备方法。
背景技术
粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工业技术。目前，粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域，成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。另外，部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造，因而备受工业界的重视。
金属钝化剂，抑制金属对油的各种影响的添加剂。在炼油工业方面金属钝化剂有两个方面的应用。用来抑制活性金属离子（铜、铁、镍、锰等）对油品氧化的催化作用的物质。常与抗氧剂复合使用于汽油、喷气燃料、柴油等轻质燃料中，可提高油品的安定性，延长储存期。常用的如N,N'-二亚水杨基丙二胺。在重油催化裂化中，用来抑制油中所含重金属（镍、钒、铜等）对催化剂活性的影响的物质，常用的为锑的化合物。
钝化液能使金属表面呈钝态的溶液。一般用于镀锌、镀镉和其他镀层的镀后处理。目的是在镀层表面形成能阻止金属正常反应的表面状态，提高其抗蚀性，并增加产品美观。通过配方分析可知常用的钝化液主要成分是铬酸、硝酸、三氯化铬。但由于铬酸造成环境污染，在某些场合，产品要求银白色或蓝白色，则经三酸钝化处理后生成的彩虹色钝化膜，还可以再经过碱液漂白处理(白色钝化)，但镀层的耐蚀性能下降。
从行业趋势来看，进入2008 年以后，由于价格的优势，世界粉末冶金的生产重心逐步往中国转移，日本本土的产量出现了明显的下降。根据中国粉末冶金协会的统计，以34家粉末冶金企业产量为基数，2009/2010/2011 车用粉末冶金的单车用量分别为3.1/3.6/3.76kg/辆，用量增长趋势明显，在经历了2012 年短暂的下滑后，2013年又重回3.71kg/辆的水平。产业信息网认为，考虑到车辆节能、轻量化及产品精度化的诉求，伴随未来中国粉末冶金生产企业规模做大，技术加强和依旧强劲的成本优势，车用粉末冶金零件进口替代趋势下的需求增长仍将持续发生。
据《2013-2017年中国粉末冶金制造行业产销需求预测与转型升级分析报告》数据显示，目前，中国粉末冶金零件及含油轴承总产值超过55亿元，占全球市场比重较小，发展空间也较为广阔。根据中国机协粉末冶金专业协会对53家企业统计数据显示，2010年中国粉末冶金零件行业实现主营业务收入48.41亿元，同比增长39.75%;利润总额为3.76亿元，较上年增加了一倍。在产值方面，粉末冶金零件行业实现工业总产值50.57亿元，其中新产品产值6.28亿元，新产品率(新产品产值/工业总产值)为12.37%;工业销售产值49.73亿元，其中出口交货值6.28亿元，出口率(出口交货值/工业销售产值)为16.62%。
粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等，是一种少无切削工艺。
粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，均属于粉末烧结技术，因此，一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。由于粉末冶金技术的优点，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。
根据调研的结果，中国2013 年平均单车汽车粉末冶金制品的用量至少有6kg，这其中2.3kg 的差额就是未有统计在内来自国外的粉末冶金用量（发动机进口或部分组装零件进口），这部分进口替代需求构成了未来粉末冶金零部件需求增长的一部分。我们保守估计，未来车用粉末冶金国产化的替代率占据目前单车用量的6%-7%。
从产销规模来看，根据中国机协粉末冶金专业协会对53家企业统计数据显示，2010年中国粉末冶金零件行业实现产量为16.36万吨，同比增长39.40%;销量为16.17万吨，同比增长43.15%。通过不断引进国外先进技术与自主开发创新相结合，中国粉末冶金产业和技术都呈现出高速发展的态势，是中国机械通用零部件行业中增长最快的行业之一，每年全国粉末冶金行业的产值以35%的速度递增。
根据中国粉末冶金协会统计的数据，34家国内大中型粉末冶金生产企业（占53 家企业数量的64%）的累计产量长期占53家企业生产产量的占比高达85%，其中大多数汽车粉末冶金零部件生产商集中在这34 家企业中。过去十年，受益于汽车产量的增长，汽车用粉末冶金零部件需求也呈现快速增长的态势。未来，除了汽车行业本身的增长，粉末冶金零件需求也将受益于进口替代和对机加工零件替代的双重替代，单车的粉末冶金用量将明显提升，保障传统汽车粉末冶金零部件的需求将保持平稳增长。
粉末冶金相关企业主要是适用于汽车行业、装备制造业、金属行业、航空航天、军事工业、仪器仪表、五金工具、电子家电等领域的零配件生产和研究，相关原料、辅料生产，各类粉末制备设备、烧结设备制造。产品包括轴承、齿轮、硬质合金刀具、模具、摩擦制品等等。军工企业中，重型的武器装备如穿甲弹，鱼雷等，飞机坦克等刹车副均需采用粉末冶金技术生产。粉末冶金汽车零件近年来已成为为中国粉末冶金行业最大的市场，约50%的汽车零部件为粉末冶金零部件。
全球制造业正加速向中国转移，汽车行业、机械制造、金属行业、航空航天、仪器仪表、五金工具、工程机械、电子家电及高科技产业等迅猛发展，为粉末冶金行业带来了不可多得的发展机遇和巨大的市场空间。另外，粉末冶金产业被中国列入优先发展和鼓励外商投资项目，发展前景广阔。设计一种对环境友好、耐腐蚀性好且耐冲击的汽车粉末金属零部件钝化剂的制备方法是非常必要的。
发明内容
解决的技术问题：
本申请针对上述技术问题，提供一种汽车粉末金属零部件钝化剂的制备方法，解决现有粉末金属钝化液防腐蚀性能差、不耐冲击、毒性大、不环保、工艺复杂、成本高昂且硬度低等技术问题。
技术方案：
一种汽车粉末金属零部件钝化剂的制备方法，包括如下步骤：
第一步：按照重量份数配比称取水100份、硫酸氧钛45-85份、三氯化铬10-30份、双氧水2-6份、酒石酸盐3-7份、氢氧化钾2-6份、氨水0.5-4.5份、磷酸三丁酯0.2-0.6份、乙醇15-35份、甲醛3.5-7.5份、苯酚16-20份、沉淀硫酸钡13-17份、安息香0.5-2.5份、甘油松香酯5.5-9.5份和环烷酸锌8-12份；
第二步：将水、硫酸氧钛、三氯化铬、双氧水、酒石酸盐、氢氧化钾、甲醛、三氯化铬和苯酚投入反应釜中，打开搅拌机混合，升温至40-60℃，混合速度为100-120r/min，混合40-60min；
第三步：加入剩余原料，调节混合速度至250-450 r/min，升温至65-85℃，混合1-3h，冷却至10-14℃，调节pH至1.5-3.5。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第一步中汽车粉末金属零部件钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、硫酸氧钛45份、三氯化铬10份、双氧水2份、酒石酸盐3份、氢氧化钾2份、氨水0.5份、磷酸三丁酯0.2份、乙醇15份、甲醛3.5份、苯酚16份、沉淀硫酸钡13份、安息香0.5份、甘油松香酯5.5份和环烷酸锌8份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第一步中汽车粉末金属零部件钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、硫酸氧钛85份、三氯化铬30份、双氧水6份、酒石酸盐7份、氢氧化钾6份、氨水4.5份、磷酸三丁酯0.6份、乙醇35份、甲醛7.5份、苯酚20份、沉淀硫酸钡17份、安息香2.5份、甘油松香酯9.5份和环烷酸锌12份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第一步中汽车粉末金属零部件钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、硫酸氧钛55份、三氯化铬15份、双氧水3份、酒石酸盐4份、氢氧化钾3份、氨水1.5份、磷酸三丁酯0.3份、乙醇20份、甲醛4.5份、苯酚17份、沉淀硫酸钡14份、安息香1份、甘油松香酯6.5份和环烷酸锌9份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第一步中汽车粉末金属零部件钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、硫酸氧钛75份、三氯化铬25份、双氧水5份、酒石酸盐6份、氢氧化钾5份、氨水3.5份、磷酸三丁酯0.5份、乙醇30份、甲醛6.5份、苯酚19份、沉淀硫酸钡16份、安息香2份、甘油松香酯8.5份和环烷酸锌11份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第一步中汽车粉末金属零部件钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、硫酸氧钛65份、三氯化铬20份、双氧水4份、酒石酸盐5份、氢氧化钾4份、氨水2.5份、磷酸三丁酯0.4份、乙醇25份、甲醛5.5份、苯酚18份、沉淀硫酸钡15份、安息香1.5份、甘油松香酯7.5份和环烷酸锌10份。
有益效果：
本发明所述一种汽车粉末金属零部件钝化剂的制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、硫酸氧钛、三氯化铬、酒石酸盐、氢氧化钾和氨水搭配使用，产生协同作用，形成一层钝化膜，具有良好的防腐蚀性能，机械强度高，耐热性能好；2、对环境无害、安全环保，镀膜平整，平滑性好，外观良好，镀膜的弯曲强度10-20MPa；3、光泽度高，工艺稳定性好，使用寿命长，使用方便，粘度100-500（10-3Pa·s），硬度0.5-0.9，柔韧性1mm，附着力1-2级；4、耐水20-30d不起泡，制备工艺简单，成本低廉，冲击强度550-750N·cm，原料来源广泛，可以广泛生产并不断代替现有材料。
具体实施方式
实施例1:
按照重量份数配比称取水100份、硫酸氧钛45份、三氯化铬10份、双氧水2份、酒石酸盐3份、氢氧化钾2份、氨水0.5份、磷酸三丁酯0.2份、乙醇15份、甲醛3.5份、苯酚16份、沉淀硫酸钡13份、安息香0.5份、甘油松香酯5.5份和环烷酸锌8份。
将水、硫酸氧钛、三氯化铬、双氧水、酒石酸盐、氢氧化钾、甲醛、三氯化铬和苯酚投入反应釜中，打开搅拌机混合，升温至40℃，混合速度为100r/min，混合40min。
加入剩余原料，调节混合速度至250 r/min，升温至65℃，混合1h，冷却至10℃，调节pH至1.5。
硫酸氧钛、三氯化铬、酒石酸盐、氢氧化钾和氨水搭配使用，产生协同作用，形成一层钝化膜，具有良好的防腐蚀性能，机械强度高，耐热性能好；对环境无害、安全环保，镀膜平整，平滑性好，外观良好，镀膜的弯曲强度10MPa；光泽度高，工艺稳定性好，使用寿命长，使用方便，粘度100×（10-3Pa·s），硬度0.5，柔韧性1mm，附着力2级；耐水20d不起泡，制备工艺简单，成本低廉，冲击强度550N·cm，原料来源广泛，可以广泛生产并不断代替现有材料。
实施例2:
按照重量份数配比称取水100份、硫酸氧钛85份、三氯化铬30份、双氧水6份、酒石酸盐7份、氢氧化钾6份、氨水4.5份、磷酸三丁酯0.6份、乙醇35份、甲醛7.5份、苯酚20份、沉淀硫酸钡17份、安息香2.5份、甘油松香酯9.5份和环烷酸锌12份。
将水、硫酸氧钛、三氯化铬、双氧水、酒石酸盐、氢氧化钾、甲醛、三氯化铬和苯酚投入反应釜中，打开搅拌机混合，升温至60℃，混合速度为120r/min，混合60min。
加入剩余原料，调节混合速度至450 r/min，升温至85℃，混合3h，冷却至14℃，调节pH至3.5。
硫酸氧钛、三氯化铬、酒石酸盐、氢氧化钾和氨水搭配使用，产生协同作用，形成一层钝化膜，具有良好的防腐蚀性能，机械强度高，耐热性能好；对环境无害、安全环保，镀膜平整，平滑性好，外观良好，镀膜的弯曲强度12MPa；光泽度高，工艺稳定性好，使用寿命长，使用方便，粘度200×（10-3Pa·s），硬度0.6，柔韧性1mm，附着力2级；耐水21d不起泡，制备工艺简单，成本低廉，冲击强度600N·cm，原料来源广泛，可以广泛生产并不断代替现有材料。
实施例3:
按照重量份数配比称取水100份、硫酸氧钛55份、三氯化铬15份、双氧水3份、酒石酸盐4份、氢氧化钾3份、氨水1.5份、磷酸三丁酯0.3份、乙醇20份、甲醛4.5份、苯酚17份、沉淀硫酸钡14份、安息香1份、甘油松香酯6.5份和环烷酸锌9份。
将水、硫酸氧钛、三氯化铬、双氧水、酒石酸盐、氢氧化钾、甲醛、三氯化铬和苯酚投入反应釜中，打开搅拌机混合，升温至40℃，混合速度为100r/min，混合40min。
加入剩余原料，调节混合速度至250r/min，升温至65℃，混合1h，冷却至10℃，调节pH至1.5。
硫酸氧钛、三氯化铬、酒石酸盐、氢氧化钾和氨水搭配使用，产生协同作用，形成一层钝化膜，具有良好的防腐蚀性能，机械强度高，耐热性能好；对环境无害、安全环保，镀膜平整，平滑性好，外观良好，镀膜的弯曲强度15MPa；光泽度高，工艺稳定性好，使用寿命长，使用方便，粘度300×（10-3Pa·s），硬度0.7，柔韧性1mm，附着力1级；耐水25d不起泡，制备工艺简单，成本低廉，冲击强度650N·cm，原料来源广泛，可以广泛生产并不断代替现有材料。
实施例4:
按照重量份数配比称取水100份、硫酸氧钛75份、三氯化铬25份、双氧水5份、酒石酸盐6份、氢氧化钾5份、氨水3.5份、磷酸三丁酯0.5份、乙醇30份、甲醛6.5份、苯酚19份、沉淀硫酸钡16份、安息香2份、甘油松香酯8.5份和环烷酸锌11份。
将水、硫酸氧钛、三氯化铬、双氧水、酒石酸盐、氢氧化钾、甲醛、三氯化铬和苯酚投入反应釜中，打开搅拌机混合，升温至60℃，混合速度为120r/min，混合60min。
加入剩余原料，调节混合速度至450 r/min，升温至85℃，混合3h，冷却至14℃，调节pH至3.5。
硫酸氧钛、三氯化铬、酒石酸盐、氢氧化钾和氨水搭配使用，产生协同作用，形成一层钝化膜，具有良好的防腐蚀性能，机械强度高，耐热性能好；对环境无害、安全环保，镀膜平整，平滑性好，外观良好，镀膜的弯曲强度18MPa；光泽度高，工艺稳定性好，使用寿命长，使用方便，粘度400×（10-3Pa·s），硬度0.8，柔韧性1mm，附着力1级；耐水27d不起泡，制备工艺简单，成本低廉，冲击强度700N·cm，原料来源广泛，可以广泛生产并不断代替现有材料。
实施例5:
按照重量份数配比称取水100份、硫酸氧钛65份、三氯化铬20份、双氧水4份、酒石酸盐5份、氢氧化钾4份、氨水2.5份、磷酸三丁酯0.4份、乙醇25份、甲醛5.5份、苯酚18份、沉淀硫酸钡15份、安息香1.5份、甘油松香酯7.5份和环烷酸锌10份。
将水、硫酸氧钛、三氯化铬、双氧水、酒石酸盐、氢氧化钾、甲醛、三氯化铬和苯酚投入反应釜中，打开搅拌机混合，升温至50℃，混合速度为110r/min，混合50min。
加入剩余原料，调节混合速度至350 r/min，升温至75℃，混合2h，冷却至12℃，调节pH至2.5。
硫酸氧钛、三氯化铬、酒石酸盐、氢氧化钾和氨水搭配使用，产生协同作用，形成一层钝化膜，具有良好的防腐蚀性能，机械强度高，耐热性能好；对环境无害、安全环保，镀膜平整，平滑性好，外观良好，镀膜的弯曲强度20MPa；光泽度高，工艺稳定性好，使用寿命长，使用方便，粘度500（10-3Pa·s），硬度0.9，柔韧性1mm，附着力1级；耐水30d不起泡，制备工艺简单，成本低廉，冲击强度750N·cm，原料来源广泛，可以广泛生产并不断代替现有材料。
以上实施例中的组合物所有组分均可以商业购买。
上述实施例只是用于对本发明的内容进行阐述，而不是限制，因此在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应该认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims (6)

1.一种汽车粉末金属零部件钝化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：按照重量份数配比称取水100份、硫酸氧钛45-85份、三氯化铬10-30份、双氧水2-6份、酒石酸盐3-7份、氢氧化钾2-6份、氨水0.5-4.5份、磷酸三丁酯0.2-0.6份、乙醇15-35份、甲醛3.5-7.5份、苯酚16-20份、沉淀硫酸钡13-17份、安息香0.5-2.5份、甘油松香酯5.5-9.5份和环烷酸锌8-12份；
第二步：将水、硫酸氧钛、三氯化铬、双氧水、酒石酸盐、氢氧化钾、甲醛、三氯化铬和苯酚投入反应釜中，打开搅拌机混合，升温至40-60℃，混合速度为100-120r/min，混合40-60min；
第三步：加入剩余原料，调节混合速度至250-450 r/min，升温至65-85℃，混合1-3h，冷却至10-14℃，调节pH至1.5-3.5。
2.根据权利要求1所述的一种汽车粉末金属零部件钝化剂的制备方法，其特征在于：所述第一步中汽车粉末金属零部件钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、硫酸氧钛45份、三氯化铬10份、双氧水2份、酒石酸盐3份、氢氧化钾2份、氨水0.5份、磷酸三丁酯0.2份、乙醇15份、甲醛3.5份、苯酚16份、沉淀硫酸钡13份、安息香0.5份、甘油松香酯5.5份和环烷酸锌8份。
3.根据权利要求1所述的一种汽车粉末金属零部件钝化剂的制备方法，其特征在于：所述第一步中汽车粉末金属零部件钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、硫酸氧钛85份、三氯化铬30份、双氧水6份、酒石酸盐7份、氢氧化钾6份、氨水4.5份、磷酸三丁酯0.6份、乙醇35份、甲醛7.5份、苯酚20份、沉淀硫酸钡17份、安息香2.5份、甘油松香酯9.5份和环烷酸锌12份。
4.根据权利要求1所述的一种汽车粉末金属零部件钝化剂的制备方法，其特征在于：所述第一步中汽车粉末金属零部件钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、硫酸氧钛55份、三氯化铬15份、双氧水3份、酒石酸盐4份、氢氧化钾3份、氨水1.5份、磷酸三丁酯0.3份、乙醇20份、甲醛4.5份、苯酚17份、沉淀硫酸钡14份、安息香1份、甘油松香酯6.5份和环烷酸锌9份。
5.根据权利要求1所述的一种汽车粉末金属零部件钝化剂的制备方法，其特征在于：所述第一步中汽车粉末金属零部件钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、硫酸氧钛75份、三氯化铬25份、双氧水5份、酒石酸盐6份、氢氧化钾5份、氨水3.5份、磷酸三丁酯0.5份、乙醇30份、甲醛6.5份、苯酚19份、沉淀硫酸钡16份、安息香2份、甘油松香酯8.5份和环烷酸锌11份。
6.根据权利要求1所述的一种汽车粉末金属零部件钝化剂的制备方法，其特征在于：所述第一步中汽车粉末金属零部件钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、硫酸氧钛65份、三氯化铬20份、双氧水4份、酒石酸盐5份、氢氧化钾4份、氨水2.5份、磷酸三丁酯0.4份、乙醇25份、甲醛5.5份、苯酚18份、沉淀硫酸钡15份、安息香1.5份、甘油松香酯7.5份和环烷酸锌10份。
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