CN107419256A - 一种钢瓶的陶化液及其钢瓶表面的陶化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢瓶的陶化液及其钢瓶表面的陶化方法，含有：锆钛盐；硅烷；缓冲剂；成膜助剂；防锈剂；络合剂；其分别通过预脱脂、脱脂、水洗、陶化、水洗和后处理的工序来对钢瓶表面进行陶化处理，本发明具有环保、膜层质量稳定性高的优点。

Description

一种钢瓶的陶化液及其钢瓶表面的陶化方法

技术领域

本发明涉及一种钢瓶表面处理技术领域,更具体地说，它涉及一种钢瓶的陶化液及其钢瓶表面的陶化方法。

背景技术

在生产制造钢瓶时，需要对钢瓶进行喷漆处理，而喷漆处理前，通常需要对钢瓶表面进行处理，最常见的方法，就是磷化处理。磷化，是将钢瓶浸入磷化液，使其表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜。不仅能在一定程度上防止金属被腐蚀，还能提高油漆的附着力。但存在耐蚀性差、溶液不稳定，环保成本高，能耗高等缺陷。所以，能否找到一种更环保、能耗低、工艺简便的钢瓶表面处理工艺，就显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种环保且高效率的钢瓶的表面陶化液及其钢瓶表面的陶化方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种钢瓶的表面陶化液，含有：

锆钛盐 2.0～ 38.0％；

硅烷 0.1～8.0％；

缓冲剂 0.5 ～ 18.0％；

成膜助剂 0.01～ 5.00％；

防锈剂 0.1～6.1％；

络合剂0.2～7.0％；

其中，锆钛盐包括硼化锆、氟锆酸、硫酸氧钛或氟锆酸钛，硅烷包括低分子量水溶性硅烷，缓冲剂包括弱酸或弱碱性胺类，成膜助剂包括钼酸或钼酸盐，防锈剂包括硼酸或硼酸盐，络合剂包括柠檬酸、EDTA 或乙酸；所述百分比为重量百分比。

本发明进一步设置为：硅烷包括四乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷，所述弱酸或弱碱性胺类的缓冲剂包括盐酸羟胺、硫酸羟胺、三乙醇胺、硼化胺、乙二胺和二异丙胺，所述钼酸或钼酸盐成膜助剂包括钼酸钠、钼酸铵、磷钼酸、钨钼酸，所述硼酸或硼酸盐防锈剂包括偏硼酸钠、偏硼酸钡、过硼酸钠、四硼甲酸或硼酸铵。

一种使用上述陶化液的钢瓶表面陶化方法，其步骤如下：

步骤一：预脱脂，检查预脱脂水位，清除表面漂浮的油污等污渍；槽液温度保持在常温；加入脱脂剂CC-204，浓度为3-5%；总碱度25-35，游离碱度为16-22，PH值控制在12-14；

步骤二：脱脂，加入脱脂剂CC-204，浓度为3-5%；游离碱度为16-22；槽液温度保持常温；

步骤三：水洗，将脱脂完的半瓶进行水洗，水洗槽要保持溢流，并控制合适的溢流量；水槽PH值控制在7-8；

步骤四：陶化，加入上述锆钛盐 18％；硅烷 4％；缓冲剂 5％；成膜助剂 1％；防锈剂2％；络合剂3％的陶化液，槽液浓度控制为5%，PH值为4.5-5.4，在半瓶表面形成一层陶化膜；

步骤五：水洗，将脱脂完的半瓶进行水洗，水洗槽要保持溢流，并控制合适的溢流量；水槽PH值控制在7-8，如PH值过大，则需要加大溢流量；水洗完还需进行二次水洗；

步骤六：后处理，将水洗过后的半瓶进入烘箱烘干，烘箱温度保持在120-140℃，待温度冷却后成型。

通过采用上述技术方案，有益效果：

1）、绿色环保：采用无磷脱脂技术，陶化液不含重金属，成膜反应处理中不会生成固体废物；且槽液PH值呈弱酸性，简单处理后就可符合纳管排放标准；

2）、能耗低：陶化工艺不采用预热措施，常温处理，节约电能；

3）、技术先进，成本低：传统处理工艺需采用重水进行配槽，本发明只需采用符合标准要求的自来水即可配。

4）、工艺简便，相比磷化工艺，不需表调，也不需要亚硝酸盐促进剂等，药剂用量少，可加快处理速度，提高生产效率，也减少了这类化学物质的对环境污染。

5）、膜层质量稳定：陶瓷转化膜具有良好的耐腐蚀性，抗冲击性，更薄的涂层等优点。经过全面性能检测，氧化锆转化膜涂层能达到传统磷化膜所达到的附着力和耐腐蚀性能。

具体实施方式

现对本发明一种钢瓶的表面陶化液及其钢瓶表面的陶化方法实施例做进一步说明。

一种钢瓶的表面陶化液，含有：

锆钛盐 2.0～ 38.0％；

硅烷 0.1～8.0％；

缓冲剂 0.5 ～ 18.0％；

成膜助剂 0.01～ 5.00％；

防锈剂 0.1～6.1％；

络合剂0.2～7.0％；

其中，锆钛盐包括硼化锆、氟锆酸、硫酸氧钛或氟锆酸钛，硅烷包括低分子量水溶性硅烷，缓冲剂包括弱酸或弱碱性胺类，成膜助剂包括钼酸或钼酸盐，防锈剂包括硼酸或硼酸盐，络合剂包括柠檬酸、EDTA 或乙酸；所述百分比为重量百分比。

其中，硅烷包括四乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷，所述弱酸或弱碱性胺类的缓冲剂包括盐酸羟胺、硫酸羟胺、三乙醇胺、硼化胺、乙二胺和二异丙胺，所述钼酸或钼酸盐成膜助剂包括钼酸钠、钼酸铵、磷钼酸、钨钼酸，所述硼酸或硼酸盐防锈剂包括偏硼酸钠、偏硼酸钡、过硼酸钠、四硼甲酸或硼酸铵。

1）、陶化机理 它是以锆盐为基础在金属表面生成一层纳米级陶瓷膜。陶化剂不含重金属、磷酸盐和任何有机挥发组分，成膜反应过程中几乎不产生沉渣，可处理铁、锌、铝、镁等多种金属。

陶化原理：

1）酸的侵蚀使金属表面H+浓度降低：

Fe-2e—Fe2+，2H++2e—2[H]

2）纳米硅促进反应加速：

[Si]：ZrO2+4[H]—[Zr]+2H2O

式中[Si]为纳米硅，[Zr]为还原产物，纳米硅为反应活化体，加快了反应速度，进一步导致金属表面H+浓度急剧下降，生成的[Zr]成为成膜晶核。

3）锆酸根的两级离解：

H2ZrF6+H+—ZrF62-+2H+

由于表面的H+浓度急剧下降，导致锆酸根各级离解平衡向右移动，最终为ZrF6-。

4）锆酸盐沉淀结晶成膜：当表面离解出的ZrF6-，与溶解中的金属离子Fe2+达到溶度积常数ksp时，就会形成锆酸盐沉淀。

Fe2++ZrF62-+H2O—FeZrF6+2H20

锆酸盐沉淀与水分子一起形成成膜物质，以[Zr]为膜晶核不断堆积，晶核继续长大成为晶粒，无数个经理堆积形成转化膜。硅烷化处理和陶化处理都可称之为无磷成膜处理，市场上还有其它方式的无磷成膜处理方法，这些新技术与硅烷化或陶化处理有很多相似之处，一般都含有微量甚至不含重金属和磷酸盐，不需要表调，可处理多种板材等，处理时间短，可以提高生产效率，在节能减排方面具有相当大的优势，无磷成膜技术必将成为未来钢铁表面化学转化膜的主要处理方式。

基于上述的陶化机理的技术上，本发明同时提供了一种使用上述陶化液的钢瓶表面陶化方法，其步骤如下：

步骤一：预脱脂，检查预脱脂水位，清除表面漂浮的油污等污渍；槽液温度保持在常温；加入脱脂剂CC-204，浓度为3-5%；总碱度25-35，游离碱度为16-22，PH值控制在12-14；

步骤二：脱脂，加入脱脂剂CC-204，浓度为3-5%；游离碱度为16-22；槽液温度保持常温；

步骤三：水洗，将脱脂完的半瓶进行水洗，水洗槽要保持溢流，并控制合适的溢流量；水槽PH值控制在7-8；

步骤四：陶化，加入上述锆钛盐 18％；硅烷 4％；缓冲剂 5％；成膜助剂 1％；防锈剂2％；络合剂3％的陶化液，槽液浓度控制为5%，PH值为4.5-5.4，在半瓶表面形成一层陶化膜；

步骤五：水洗，将脱脂完的半瓶进行水洗，水洗槽要保持溢流，并控制合适的溢流量；水槽PH值控制在7-8，如PH值过大，则需要加大溢流量；水洗完还需进行二次水洗；

步骤六：后处理，将水洗过后的半瓶进入烘箱烘干，烘箱温度保持在120-140℃，待温度冷却后成型。

陶瓷转化膜具有良好的耐腐蚀性，抗冲击性，更薄的涂层等优点。经过全面性能检测，氧化锆转化膜涂层能达到传统磷化膜所达到的附着力和耐腐蚀性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行通常的变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种钢瓶的表面陶化液，其特征在于，含有：

锆钛盐 2.0～ 38.0％；

硅烷 0.1～8.0％；

缓冲剂 0.5 ～ 18.0％；

成膜助剂 0.01～ 5.00％；

防锈剂 0.1～6.1％；

络合剂0.2～7.0％；

其中，锆钛盐包括硼化锆、氟锆酸、硫酸氧钛或氟锆酸钛，硅烷包括低分子量水溶性硅烷，缓冲剂包括弱酸或弱碱性胺类，成膜助剂包括钼酸或钼酸盐，防锈剂包括硼酸或硼酸盐，络合剂包括柠檬酸、EDTA 或乙酸；所述百分比为重量百分比。

2.根据权利要求1所述的钢瓶的表面陶化液，其特征在于：硅烷包括四乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷，所述弱酸或弱碱性胺类的缓冲剂包括盐酸羟胺、硫酸羟胺、三乙醇胺、硼化胺、乙二胺和二异丙胺，所述钼酸或钼酸盐成膜助剂包括钼酸钠、钼酸铵、磷钼酸、钨钼酸，所述硼酸或硼酸盐防锈剂包括偏硼酸钠、偏硼酸钡、过硼酸钠、四硼甲酸或硼酸铵。

3.一种使用上述陶化液的钢瓶表面陶化方法，其特征在于，其步骤如下：

步骤一：预脱脂，检查预脱脂水位，清除表面漂浮的油污等污渍；槽液温度保持在常温；加入脱脂剂CC-204，浓度为3-5%；总碱度25-35，游离碱度为16-22，PH值控制在12-14；

步骤二：脱脂，加入脱脂剂CC-204，浓度为3-5%；游离碱度为16-22；槽液温度保持常温；

步骤三：水洗，将脱脂完的半瓶进行水洗，水洗槽要保持溢流，并控制合适的溢流量；水槽PH值控制在7-8；

步骤四：陶化，加入上述锆钛盐 18％；硅烷 4％；缓冲剂 5％；成膜助剂 1％；防锈剂2％；络合剂3％的陶化液，槽液浓度控制为5%，PH值为4.5-5.4，在半瓶表面形成一层陶化膜；

步骤五：水洗，将脱脂完的半瓶进行水洗，水洗槽要保持溢流，并控制合适的溢流量；水槽PH值控制在7-8，如PH值过大，则需要加大溢流量；水洗完还需进行二次水洗；

步骤六：后处理，将水洗过后的半瓶进入烘箱烘干，烘箱温度保持在120-140℃，待温度冷却后成型。