CN107377962A - 一种汽车零件粉末金属用钝化剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种汽车零件粉末金属用钝化剂的制备方法，称取水、氯化钴、磷酸三钠、磷酸、硅酸钾、过氧化氢、硼酸、缩水甘油、2‑溴异丁酰溴、丁基纤维素、对苯二甲酸、三羟甲基丙烷、癸二酸、二异辛酯和甲基乙基酮；产生协同作用，在50‑80℃下形成一层钝化膜，具有良好的防腐蚀性能，抗氧化性能好，抗硫化变黑性能优异，机械强度高，耐热性能好；不会对人体及环境造成危害，镀膜平整，平滑性好，镀膜的弯曲强度20‑40MPa；60°光泽度96‑100%，工艺稳定性好，使用寿命长，使用方便，粘度60‑100s，硬度2‑6，柔韧性1‑2mm，附着力1‑2级；耐水15‑35d不起泡，不脱落，冲击强度50‑90cm。

Description

一种汽车零件粉末金属用钝化剂的制备方法

技术领域

本申请属于粉末金属钝化剂材料领域，尤其涉及一种汽车零件粉末金属用钝化剂的制备方法。

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。

钝化机理主要可用薄膜理论来解释，即认为钝化是由于金属与氧化性介质作用，作用时在金属表面生成一种非常薄的、致密的、覆盖性能良好的、能坚固地附在金属表面上的钝化膜。这层膜成独立相存在，通常是氧和金属的化合物。它起着把金属与腐蚀介质完全隔开的作用，防止金属与腐蚀介质直接接触，从而使金属基本停止溶解形成钝态达到防止腐蚀的效果。

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。

钝化是使金属表面转化为不易被氧化的状态，而延缓金属的腐蚀速度的方法。另外，一种活性金属或合金，其中化学活性大大降低，而成为贵金属状态的现象，也叫钝化。

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、磷酸三钠。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。

腐蚀是一种电化学变化过程，未经处理的金属表面存在少量电离子，这些电离子会由高电位区（阴极）向低电位区（阳极）移动，因此产生电流。在此电流的作用下会加速对金属破坏性的攻击而在金属电位薄弱的部位产生腐蚀，通俗的说就是生锈。其钝化的机理可用薄膜理论来解释，即认为钝化是由于金属与氧化性物质作用，作用时在金属表面生成一种非常薄的、致密的、覆盖性能良好的、牢固地吸附在金属表面上的钝化膜。这层膜成独立相存在，通常是氧化金属的化合物。它起着把金属与腐蚀介质完全隔开的作用，防止金属与腐蚀介质接触，从而使金属基本停止溶解形成钝态达到防腐蚀的作用。

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。

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。

在氧化层中大部分的电荷效应是直接或间接地同热氧化的工艺过程有关的。在800—1250℃的温度范围内，用干氧、湿氧或水汽进行的热氧化过程有三个持续的阶段，首先是环境气氛中的氧进入到已生成的氧化层中，然后氧通过二氧化硅向内部扩散，当它到达Si02-Si界面时就同硅发生反应，形成新的二氧化硅。这样不断发生着氧的进入—扩散—反应过程，使靠近界面的硅不断转化为二氧化硅，氧化层就以一定的速率向硅片内部生长。设计一种对环境友好、耐腐蚀性好且抗氧化的汽车零件粉末金属用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，提供一种汽车零件粉末金属用钝化剂的制备方法，解决现有粉末金属钝化液防腐蚀性能差、抗氧化性能差、容易对人体和环境造成危害、工艺复杂、成本高昂且硬度低等技术问题。

技术方案：

一种汽车零件粉末金属用钝化剂的制备方法，包括如下步骤：

第一步：按照重量份数配比称取水100份、氯化钴0.1-2份、磷酸三钠2.5-6.5份、磷酸20-40份、硅酸钾5-25份、过氧化氢6-10份、硼酸2-6份、缩水甘油2-6份、2-溴异丁酰溴4-8份、丁基纤维素0.5-0.9份、对苯二甲酸20-40份、三羟甲基丙烷8-12份、癸二酸10-30份、二异辛酯13-17份和甲基乙基酮20-40份；

第二步：将水、氯化钴、磷酸三钠、磷酸、硅酸钾、过氧化氢、丁基纤维素、磷酸三钠和对苯二甲酸投入反应釜中，打开搅拌机混合，升温至45-55℃，混合速度为120-140r/min，混合60-70min；

第三步：加入剩余原料，调节混合速度至350-450 r/min，升温至60-80℃，混合1-3h，采用砂磨机研磨至细度30-40μm，冷却至25-35℃，调节pH至3.5-5.5。

作为本发明的一种优选技术方案：所述第一步中汽车零件粉末金属用钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、氯化钴0.1份、磷酸三钠2.5份、磷酸20份、硅酸钾5份、过氧化氢6份、硼酸2份、缩水甘油2份、2-溴异丁酰溴4份、丁基纤维素0.5份、对苯二甲酸20份、三羟甲基丙烷8份、癸二酸10份、二异辛酯13份和甲基乙基酮20份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述第一步中汽车零件粉末金属用钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、氯化钴2份、磷酸三钠6.5份、磷酸40份、硅酸钾25份、过氧化氢10份、硼酸6份、缩水甘油6份、2-溴异丁酰溴8份、丁基纤维素0.9份、对苯二甲酸40份、三羟甲基丙烷12份、癸二酸30份、二异辛酯17份和甲基乙基酮40份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述第一步中汽车零件粉末金属用钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、氯化钴0.5份、磷酸三钠3.5份、磷酸25份、硅酸钾10份、过氧化氢7份、硼酸3份、缩水甘油3份、2-溴异丁酰溴5份、丁基纤维素0.6份、对苯二甲酸25份、三羟甲基丙烷9份、癸二酸15份、二异辛酯14份和甲基乙基酮25份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述第一步中汽车零件粉末金属用钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、氯化钴1.5份、磷酸三钠5.5份、磷酸35份、硅酸钾20份、过氧化氢9份、硼酸5份、缩水甘油5份、2-溴异丁酰溴7份、丁基纤维素0.8份、对苯二甲酸35份、三羟甲基丙烷11份、癸二酸25份、二异辛酯16份和甲基乙基酮35份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述第一步中汽车零件粉末金属用钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、氯化钴1份、磷酸三钠4.5份、磷酸30份、硅酸钾15份、过氧化氢8份、硼酸4份、缩水甘油4份、2-溴异丁酰溴6份、丁基纤维素0.7份、对苯二甲酸30份、三羟甲基丙烷10份、癸二酸20份、二异辛酯15份和甲基乙基酮30份。

有益效果：

本发明所述一种汽车零件粉末金属用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、氯化钴、磷酸三钠、磷酸、硅酸钾、过氧化氢和硼酸与其他组分搭配使用，产生协同作用，在50-80℃下形成一层钝化膜，具有良好的防腐蚀性能，抗氧化性能好，抗硫化变黑性能优异，机械强度高，耐热性能好；2、不会对人体及环境造成危害，镀膜平整，平滑性好，外观良好，镀膜的弯曲强度20-40MPa；3、60°光泽度96-100%，工艺稳定性好，使用寿命长，使用方便，粘度60-100s，硬度2-6，柔韧性1-2mm，附着力1-2级；4、耐水15-35d不起泡，不脱落，制备工艺简单，成本低廉，冲击强度50-90cm，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、氯化钴0.1份、磷酸三钠2.5份、磷酸20份、硅酸钾5份、过氧化氢6份、硼酸2份、缩水甘油2份、2-溴异丁酰溴4份、丁基纤维素0.5份、对苯二甲酸20份、三羟甲基丙烷8份、癸二酸10份、二异辛酯13份和甲基乙基酮20份。

将水、氯化钴、磷酸三钠、磷酸、硅酸钾、过氧化氢、丁基纤维素、磷酸三钠和对苯二甲酸投入反应釜中，打开搅拌机混合，升温至45℃，混合速度为120r/min，混合60min。

加入剩余原料，调节混合速度至350r/min，升温至60℃，混合1h，采用砂磨机研磨至细度30μm，冷却至25℃，调节pH至3.5。

氯化钴、磷酸三钠、磷酸、硅酸钾、过氧化氢和硼酸与其他组分搭配使用，产生协同作用，在50-80℃下形成一层钝化膜，具有良好的防腐蚀性能，抗氧化性能好，抗硫化变黑性能优异，机械强度高，耐热性能好；不会对人体及环境造成危害，镀膜平整，平滑性好，外观良好，镀膜的弯曲强度20MPa； 60°光泽度96%，工艺稳定性好，使用寿命长，使用方便，粘度60s，硬度2，柔韧性2mm，附着力2级；耐水15d不起泡，不脱落，制备工艺简单，成本低廉，冲击强度50cm，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、氯化钴2份、磷酸三钠6.5份、磷酸40份、硅酸钾25份、过氧化氢10份、硼酸6份、缩水甘油6份、2-溴异丁酰溴8份、丁基纤维素0.9份、对苯二甲酸40份、三羟甲基丙烷12份、癸二酸30份、二异辛酯17份和甲基乙基酮40份。

将水、氯化钴、磷酸三钠、磷酸、硅酸钾、过氧化氢、丁基纤维素、磷酸三钠和对苯二甲酸投入反应釜中，打开搅拌机混合，升温至55℃，混合速度为140r/min，混合70min。

加入剩余原料，调节混合速度至450 r/min，升温至80℃，混合3h，采用砂磨机研磨至细度40μm，冷却至35℃，调节pH至5.5。

氯化钴、磷酸三钠、磷酸、硅酸钾、过氧化氢和硼酸与其他组分搭配使用，产生协同作用，在50-80℃下形成一层钝化膜，具有良好的防腐蚀性能，抗氧化性能好，抗硫化变黑性能优异，机械强度高，耐热性能好；不会对人体及环境造成危害，镀膜平整，平滑性好，外观良好，镀膜的弯曲强度25MPa； 60°光泽度97%，工艺稳定性好，使用寿命长，使用方便，粘度70s，硬度3，柔韧性2mm，附着力2级；耐水20d不起泡，不脱落，制备工艺简单，成本低廉，冲击强度60cm，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、氯化钴0.5份、磷酸三钠3.5份、磷酸25份、硅酸钾10份、过氧化氢7份、硼酸3份、缩水甘油3份、2-溴异丁酰溴5份、丁基纤维素0.6份、对苯二甲酸25份、三羟甲基丙烷9份、癸二酸15份、二异辛酯14份和甲基乙基酮25份。

将水、氯化钴、磷酸三钠、磷酸、硅酸钾、过氧化氢、丁基纤维素、磷酸三钠和对苯二甲酸投入反应釜中，打开搅拌机混合，升温至45℃，混合速度为120r/min，混合60min。

加入剩余原料，调节混合速度至350 r/min，升温至60℃，混合1h，采用砂磨机研磨至细度30μm，冷却至25℃，调节pH至3.5。

氯化钴、磷酸三钠、磷酸、硅酸钾、过氧化氢和硼酸与其他组分搭配使用，产生协同作用，在50-80℃下形成一层钝化膜，具有良好的防腐蚀性能，抗氧化性能好，抗硫化变黑性能优异，机械强度高，耐热性能好；不会对人体及环境造成危害，镀膜平整，平滑性好，外观良好，镀膜的弯曲强度30MPa； 60°光泽度98%，工艺稳定性好，使用寿命长，使用方便，粘度80s，硬度4，柔韧性1mm，附着力1级；耐水25d不起泡，不脱落，制备工艺简单，成本低廉，冲击强度70cm，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、氯化钴1.5份、磷酸三钠5.5份、磷酸35份、硅酸钾20份、过氧化氢9份、硼酸5份、缩水甘油5份、2-溴异丁酰溴7份、丁基纤维素0.8份、对苯二甲酸35份、三羟甲基丙烷11份、癸二酸25份、二异辛酯16份和甲基乙基酮35份。

将水、氯化钴、磷酸三钠、磷酸、硅酸钾、过氧化氢、丁基纤维素、磷酸三钠和对苯二甲酸投入反应釜中，打开搅拌机混合，升温至55℃，混合速度为140r/min，混合70min。

加入剩余原料，调节混合速度至450 r/min，升温至80℃，混合3h，采用砂磨机研磨至细度35μm，冷却至35℃，调节pH至5.5。

氯化钴、磷酸三钠、磷酸、硅酸钾、过氧化氢和硼酸与其他组分搭配使用，产生协同作用，在50-80℃下形成一层钝化膜，具有良好的防腐蚀性能，抗氧化性能好，抗硫化变黑性能优异，机械强度高，耐热性能好；不会对人体及环境造成危害，镀膜平整，平滑性好，外观良好，镀膜的弯曲强度35MPa； 60°光泽度99%，工艺稳定性好，使用寿命长，使用方便，粘90s，硬度5，柔韧性1mm，附着力1级；耐水35d不起泡，不脱落，制备工艺简单，成本低廉，冲击强度90cm，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、氯化钴1份、磷酸三钠4.5份、磷酸30份、硅酸钾15份、过氧化氢8份、硼酸4份、缩水甘油4份、2-溴异丁酰溴6份、丁基纤维素0.7份、对苯二甲酸30份、三羟甲基丙烷10份、癸二酸20份、二异辛酯15份和甲基乙基酮30份。

将水、氯化钴、磷酸三钠、磷酸、硅酸钾、过氧化氢、丁基纤维素、磷酸三钠和对苯二甲酸投入反应釜中，打开搅拌机混合，升温至50℃，混合速度为130r/min，混合65min。

加入剩余原料，调节混合速度至400 r/min，升温至70℃，混合2h，采用砂磨机研磨至细度30μm，冷却至30℃，调节pH至4.5。

氯化钴、磷酸三钠、磷酸、硅酸钾、过氧化氢和硼酸与其他组分搭配使用，产生协同作用，在50-80℃下形成一层钝化膜，具有良好的防腐蚀性能，抗氧化性能好，抗硫化变黑性能优异，机械强度高，耐热性能好；不会对人体及环境造成危害，镀膜平整，平滑性好，外观良好，镀膜的弯曲强度40MPa； 60°光泽度100%，工艺稳定性好，使用寿命长，使用方便，粘度100s，硬度6，柔韧性1mm，附着力1级；耐水35d不起泡，不脱落，制备工艺简单，成本低廉，冲击强度90cm，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)

1.一种汽车零件粉末金属用钝化剂的制备方法，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、氯化钴0.1-2份、磷酸三钠2.5-6.5份、磷酸20-40份、硅酸钾5-25份、过氧化氢6-10份、硼酸2-6份、缩水甘油2-6份、2-溴异丁酰溴4-8份、丁基纤维素0.5-0.9份、对苯二甲酸20-40份、三羟甲基丙烷8-12份、癸二酸10-30份、二异辛酯13-17份和甲基乙基酮20-40份；

第二步：将水、氯化钴、磷酸三钠、磷酸、硅酸钾、过氧化氢、丁基纤维素、磷酸三钠和对苯二甲酸投入反应釜中，打开搅拌机混合，升温至45-55℃，混合速度为120-140r/min，混合60-70min；

第三步：加入剩余原料，调节混合速度至350-450 r/min，升温至60-80℃，混合1-3h，采用砂磨机研磨至细度30-40μm，冷却至25-35℃，调节pH至3.5-5.5。

2.根据权利要求1所述的一种汽车零件粉末金属用钝化剂的制备方法，其特征在于：所述第一步中汽车零件粉末金属用钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、氯化钴0.1份、磷酸三钠2.5份、磷酸20份、硅酸钾5份、过氧化氢6份、硼酸2份、缩水甘油2份、2-溴异丁酰溴4份、丁基纤维素0.5份、对苯二甲酸20份、三羟甲基丙烷8份、癸二酸10份、二异辛酯13份和甲基乙基酮20份。

3.根据权利要求1所述的一种汽车零件粉末金属用钝化剂的制备方法，其特征在于：所述第一步中汽车零件粉末金属用钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、氯化钴2份、磷酸三钠6.5份、磷酸40份、硅酸钾25份、过氧化氢10份、硼酸6份、缩水甘油6份、2-溴异丁酰溴8份、丁基纤维素0.9份、对苯二甲酸40份、三羟甲基丙烷12份、癸二酸30份、二异辛酯17份和甲基乙基酮40份。

4.根据权利要求1所述的一种汽车零件粉末金属用钝化剂的制备方法，其特征在于：所述第一步中汽车零件粉末金属用钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、氯化钴0.5份、磷酸三钠3.5份、磷酸25份、硅酸钾10份、过氧化氢7份、硼酸3份、缩水甘油3份、2-溴异丁酰溴5份、丁基纤维素0.6份、对苯二甲酸25份、三羟甲基丙烷9份、癸二酸15份、二异辛酯14份和甲基乙基酮25份。

5.根据权利要求1所述的一种汽车零件粉末金属用钝化剂的制备方法，其特征在于：所述第一步中汽车零件粉末金属用钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、氯化钴1.5份、磷酸三钠5.5份、磷酸35份、硅酸钾20份、过氧化氢9份、硼酸5份、缩水甘油5份、2-溴异丁酰溴7份、丁基纤维素0.8份、对苯二甲酸35份、三羟甲基丙烷11份、癸二酸25份、二异辛酯16份和甲基乙基酮35份。

6.根据权利要求1所述的一种汽车零件粉末金属用钝化剂的制备方法，其特征在于：所述第一步中汽车零件粉末金属用钝化剂的原料按重量份数配比如下：水100份、氯化钴1份、磷酸三钠4.5份、磷酸30份、硅酸钾15份、过氧化氢8份、硼酸4份、缩水甘油4份、2-溴异丁酰溴6份、丁基纤维素0.7份、对苯二甲酸30份、三羟甲基丙烷10份、癸二酸20份、二异辛酯15份和甲基乙基酮30份。