CN107653449A - 无铬钝化组合物、无铬钝化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无铬钝化组合物、无铬钝化剂及其制备方法。该无铬钝化组合物包括以下重量份数的组分:1~3份氟锆酸;0.1~0.5份缓蚀剂;0.1~0.2份除氟锆酸以外的含氟化合物;0.5~1.0份硝酸盐;0.1~0.2份硅烷;0.01‑0.05份稀土。本发明的无铬钝化剂不仅环保,而且用其处理的铝合金的裸膜耐蚀性强、涂装后盐雾性能高。
Description
技术领域
本发明涉及金属防腐技术领域,具体而言,涉及一种无铬钝化组合物、无铬钝化剂及其制备方法。
背景技术
铝合金由于其活性大,容易腐蚀,需要对表面进行防腐蚀处理。常用的方法是在铝合金表面生成一层完整、致密、均匀的钝化层后再喷涂的方法。
传统的铬酸盐钝化技术因所获得的转化膜耐蚀性能优良和操作方便而得到广泛应用。但六价铬毒性高,易致癌严重危害环境。欧盟颁布ROHS、ELV和WEEE法规禁止含六价铬的电子及电器设备投放市场,铬酸盐钝化技术已受到严格控制,开发一种无毒、环保、高耐蚀性能的绿色钝化技术已成共识。
目前研究较多的是基于氟锆酸盐、氟钛酸盐、植酸、单宁酸、钼酸盐、稀土盐等处理技术。这些技术都存在一些缺点,主要表现为裸膜耐蚀性较差,涂装后盐雾性能只有500-600小时。
发明内容
鉴于上述问题,本发明提供的一种无毒且表面处理效果优异的用于铝以及铝合金表面的无铬钝化处理剂。
本发明的一个实施方案提供一种无铬钝化组合物,包括以下重量份数的组分:
在上述的无铬钝化组合物中,所述含氟化合物选自氢氟酸、氟硅酸、氟化氢氨和氟化钠中的一种或多种。
在上述的无铬钝化组合物中,所述含氟化合物为氟硅酸。
在上述的无铬钝化组合物中,所述缓蚀剂选自山梨醇和葡萄碳酸钠中的一种或两种。
在上述的无铬钝化组合物中,所述硝酸盐选自硝酸钠、硝酸锰、硝酸钾和硝酸铵中的一种或多种。
在上述的无铬钝化组合物中,所述硝酸盐为硝酸铵。
在上述的无铬钝化组合物中,所述硅烷选自乙烯基三乙氧基硅烷和3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种。
本发明的另一实施方案提供一种无铬钝化剂,包括上述的无铬钝化组合物以及纯水,所述无铬钝化组合物和纯水的总重量份数为1000份。
在上述的无铬钝化剂中,还包括氨水,并且加入氨水后溶液的pH值在3.5-4.5。
本发明的又一实施方案提供一种无铬钝化剂的制备方法,所述无铬钝化剂是上述的无铬钝化剂,所述方法包括:
在一定量的纯水中依次加入氟锆酸和所述含氟化合物,在搅拌均匀后依次加入所述缓蚀剂和所述硝酸盐,在溶解后依次加入稀土和硅烷,最后加入纯水至1000重量份。
本发明的无铬钝化剂不仅环保,而且用其处理的铝合金的裸膜耐蚀性强、涂装后盐雾性能高。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,作详细说明如下。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面结合实施例的方式对本发明的技术方案做详细说明,在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。
但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
除非另有限定,本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时,以本说明书中的定义为准。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形,意在覆盖非排它性的包括。例如,包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素,而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时,这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围,而不论该范围是否单独公开了。例如,当公开了范围“1~5”时,所描述的范围应被解释为包括范围“1~4”、“1~3”、“1~2”、“1~2和4~5”、“1~3和5”等。当数值范围在本文中被描述时,除非另外说明,否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
本发明的一个实施方案提供一种无铬钝化组合物,包括以下重量份数的组分:
1~3份氟锆酸,例如为1.2、1.5、1.8、2.0、2.3、2.5或2.8份,优选为1.5-2.5份,更优选为2.0份;
0.1~0.5份缓蚀剂,例如为0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4或0.45份,优选为0.2-0.4份,更优选为0.3份;
0.1~0.2份除氟锆酸以外的含氟化合物,例如为0.12、0.15、0.17或0.19份,优选为0.12-0.18份,更优选为0.15份;
0.5~1.0份硝酸盐,例如为0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9或0.95份,优选为0.7-0.9份,更优选为0.8份;
0.1~0.2份硅烷,例如为0.12、0.15、0.17或0.19份,优选为0.12-0.18份,更优选为0.15份;
0.01-0.05份稀土,例如为0.015、0.02、0.025、0.03、0.035、0.04或0.045份,优选为0.02-0.04份,更优选为0.03份。
在上述的无铬钝化组合物中,所述含氟化合物优选为氢氟酸、氟硅酸、氟化氢氨和氟化钠中的一种或多种,更优选为氟硅酸。
在上述的无铬钝化组合物中,所述缓蚀剂优选为山梨醇和葡萄碳酸钠中的一种或两种。
在上述的无铬钝化组合物中,所述硝酸盐优选为硝酸钠、硝酸锰、硝酸钾和硝酸铵中的一种或多种,更优选为硝酸铵。
在上述的无铬钝化组合物中,所述硅烷优选为乙烯基三乙氧基硅烷和3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种。
在上述的无铬钝化组合物中,氟锆酸提供主要的成膜离子;硝酸盐中的硝酸根离子提供一定的氧化性;含氟化合物腐蚀铝材表面促进铝材表面成膜;硅烷参与成膜以增强涂装附着力;稀土可增强钝化膜的耐腐蚀性能。上述组分之间通过协同作用,增强了处理后的铝合金的裸膜耐蚀性以及涂装后的盐雾性能。稀土为含铈、钨、钼等金属盐类。例如,稀土包括钼酸钠、钼酸氨、硝酸铈、硫酸铈氨和钨酸钠中的至少一种。
本发明的另一实施方案提供一种无铬钝化剂,包括上述的无铬钝化组合物以及纯水,所述无铬钝化组合物和纯水的总重量份数为1000份。
在上述的无铬钝化剂中,还包括氨水,并且加入氨水后溶液的pH值在3.5-4.5。
本发明的又一实施方案提供一种无铬钝化剂的制备方法,所述无铬钝化剂是上述的无铬钝化剂,所述方法包括:
在一定量的纯水中依次加入氟锆酸和所述含氟化合物,在搅拌均匀后依次加入所述缓蚀剂和所述硝酸盐,在溶解后依次加入稀土和硅烷,最后加入纯水至1000重量份。可以首先在例如300-700份,优选500份的纯水中依次加入上述原料,在各个原料溶解后加入下一原料,在所有原料溶解后加入纯水直至溶液总重量为1000份。也可以采用其他的原料加入顺序,但通过上述的原料加入顺序,可以使各原料的混合更加均匀。
实施例1
在500g的纯水中依次加入1g的氟锆酸,0.15g氟硅酸,搅拌均匀后加入0.3g山梨醇,搅拌溶解后加入0.8g硝酸铵,搅拌溶解,待溶液溶清后加入0.03g稀土,搅拌溶解澄清后加入0.15g乙烯基三乙氧基硅烷,搅拌均匀,最后将纯水加到溶液总量为1000g即得铝无铬钝化剂。
使用方法为:用氨水调整溶液pH值在3.5-4.5之间,将清洗好的铝材在常温条件下浸泡在无铬钝化剂当中3-5min。取出后用纯水清洗干净,在100-120℃条件下烘干即可。
实施例2
在500g的纯水中依次加入2g的氟锆酸,0.15g氟硅酸,搅拌均匀后加入0.3g山梨醇,搅拌溶解后加入0.8g硝酸铵,搅拌溶解,待溶液溶清后加入0.03g稀土,搅拌溶解澄清后加入0.15g乙烯基三乙氧基硅烷,搅拌均匀,最后将纯水加到溶液总量为1000g即得无铬钝化剂。
使用方法为:用氨水调整溶液pH值在3.5-4.5之间,将清洗好的铝材在常温条件下浸泡在无铬钝化剂当中3-5min。取出后用纯水清洗干净,在100-120℃条件下烘干即可。
实施例3
在500g的纯水中依次加入3g的氟锆酸,0.15g氟硅酸,搅拌均匀后加入0.3g山梨醇,搅拌溶解后加入0.8g硝酸铵,搅拌溶解,待溶液溶清后加入0.03g稀土,搅拌溶解澄清后加入0.15g乙烯基三乙氧基硅烷,搅拌均匀,最后将纯水加到溶液总量为1000g即得无铬钝化剂。
使用方法为:用氨水调整溶液pH值在3.5-4.5之间,将清洗好的铝材在常温条件下浸泡在无铬钝化剂当中3-5min。取出后用纯水清洗干净,在100-120℃条件下烘干即可。
实施例4
在500g的纯水中依次加入2g的氟锆酸,0.1g氟硅酸,搅拌均匀后加入0.3g山梨醇,搅拌溶解后加入0.8g硝酸锰,搅拌溶解,待溶液溶清后加入0.03g稀土,搅拌溶解澄清后加入0.15g乙烯基三乙氧基硅烷,搅拌均匀,最后将纯水加到溶液总量为1000g即得无铬钝化剂。
使用方法为:用氨水调整溶液pH值在3.5-4.5之间,将清洗好的铝材在常温条件下浸泡在无铬钝化剂当中3-5min。取出后用纯水清洗干净,在100-120℃条件下烘干即可。
实施例5
在500g的纯水中依次加入2g的氟锆酸,0.15g氟硅酸,搅拌均匀后加入0.3g山梨醇,搅拌溶解后加入0.8g硝酸钾,搅拌溶解,待溶液溶清后加入0.03g稀土,搅拌溶解澄清后加入0.15g乙烯基三乙氧基硅烷,搅拌均匀,最后将纯水加到溶液总量为1000g即得无铬钝化剂。
使用方法为:用氨水调整溶液pH值在3.5-4.5之间,将清洗好的铝材在常温条件下浸泡在无铬钝化剂当中3-5min。取出后用纯水清洗干净,在100-120℃条件下烘干即可。
实施例6
在500g的纯水中依次加入2g的氟锆酸,0.2g氟硅酸,搅拌均匀后加入0.3g山梨醇,搅拌溶解后加入0.8g硝酸钠,搅拌溶解,待溶液溶清后加入0.80.03g稀土,搅拌溶解澄清后加入0.15g乙烯基三乙氧基硅烷,搅拌均匀,最后将纯水加到溶液总量为1000g即得无铬钝化剂。
使用方法为:用氨水调整溶液pH值在3.5-4.5之间,将清洗好的铝材在常温条件下浸泡在无铬钝化剂当中3-5min。取出后用纯水清洗干净,在100-120℃条件下烘干即可。
实施例7
在500g的纯水中依次加入2g的氟锆酸,0.15g氢氟酸,搅拌均匀后加入0.3g葡萄碳酸钠,搅拌溶解后加入0.8g硝酸铵,搅拌溶解,待溶液溶清后加入0.03g稀土,搅拌溶解澄清后加入0.15g 3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷,搅拌均匀,最后将纯水加到溶液总量为1000g即得无铬钝化剂。
使用方法为:用氨水调整溶液pH值在3.5-4.5之间,将清洗好的铝材在常温条件下浸泡在无铬钝化剂当中3-5min。取出后用纯水清洗干净,在100-120℃条件下烘干即可。
实施例8
在500g的纯水中依次加入2g的氟锆酸,0.15g氟化钠,搅拌均匀后加入0.2g山梨醇,搅拌溶解后加入0.5g硝酸铵,搅拌溶解,待溶液溶清后加入0.1g稀土,搅拌溶解澄清后加入0.15g乙烯基三乙氧基硅烷,搅拌均匀,最后将纯水加到溶液总量为1000g即得无铬钝化剂。
使用方法为:用氨水调整溶液pH值在3.5-4.5之间,将清洗好的铝材在常温条件下浸泡在无铬钝化剂当中3-5min。取出后用纯水清洗干净,在100-120℃条件下烘干即可。
实施例9
在500g的纯水中依次加入2g的氟锆酸,0.15g氟化氢氨,搅拌均匀后加入0.4g山梨醇,搅拌溶解后加入1.0g硝酸铵,搅拌溶解,待溶液溶清后加入0.05g稀土,搅拌溶解澄清后加入0.15g乙烯基三乙氧基硅烷,搅拌均匀,最后将纯水加到溶液总量为1000g即得无铬钝化剂。
使用方法为:用氨水调整溶液pH值在3.5-4.5之间,将清洗好的铝材在常温条件下浸泡在无铬钝化剂当中3-5min。取出后用纯水清洗干净,在100-120℃条件下烘干即可。
对比例1
在500g的纯水中依次加入2g的氟锆酸,0.15g氟硅酸,搅拌均匀后加入0.3g山梨醇,搅拌溶解后加入0.8g硝酸铵,搅拌溶解,澄清后加入0.15g乙烯基三乙氧基硅烷,搅拌均匀,最后将纯水加到溶液总量为1000g即得无铬钝化剂。
使用方法为:用氨水调整溶液pH值在3.5-4.5之间,将清洗好的铝材在常温条件下浸泡在无铬钝化剂当中3-5min。取出后用纯水清洗干净,在100-120℃条件下烘干即可。
对比例2
在500g的纯水中依次加入2g的氟锆酸,搅拌均匀后加入0.3g山梨醇,搅拌溶解后加入0.8g硝酸铵,搅拌溶解,待溶液溶清后加入0.03g稀土,搅拌溶解澄清后加入0.15g乙烯基三乙氧基硅烷,搅拌均匀,最后将纯水加到溶液总量为1000g即得无铬钝化剂。
使用方法为:用氨水调整溶液pH值在3.5-4.5之间,将清洗好的铝材在常温条件下浸泡在无铬钝化剂当中3-5min。取出后用纯水清洗干净,在100-120℃条件下烘干即可。
对比例3
在500g的纯水中依次加入2g的氟锆酸,0.15g氟硅酸,搅拌均匀后加入0.3g山梨醇,搅拌溶解后加入0.8g硝酸铵,搅拌溶解,待溶液溶清后加入0.03g稀土,搅拌溶解澄清,最后将纯水加到溶液总量为1000g即得无铬钝化剂。
使用方法为:用氨水调整溶液pH值在3.5-4.5之间,将清洗好的铝材在常温条件下浸泡在无铬钝化剂当中3-5min。取出后用纯水清洗干净,在100-120℃条件下烘干即可。
将对实施例1-9和对比例1-3进行性能测试,结果如下:
耐冲击试验:将漆膜试片平放在冲击试验机的钻砧上,将重锤固定于滑筒的50cm处,按压控制钮,使重锤自由落到冲头上,冲击试片。
裸膜盐雾试验:在盐雾箱内,将含有(5士0.5)%氯化钠、pH值为6.5~7.2的盐水通过喷雾装置进行喷雾,让盐雾沉降到待测试验件上,经过一定时间观察表面腐蚀状态,直到工件表面出现白色腐蚀点为止。
涂装后盐雾试验:在盐雾箱内,将含有(5士0.5)%氯化钠、pH值为6.5~7.2的盐水通过喷雾装置进行喷雾,让盐雾沉降到待测试验件上(试验件中间用刀片划一个交叉),经过一定时间观察表面腐蚀状态,直到表面起泡或划叉两边边缘起泡脱漆超过3毫米。
硅烷I*是乙烯基三乙氧基硅烷;硅烷II*是3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷
上述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明配方及制备工艺可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无铬钝化组合物,其特征在于:所述无铬钝化组合物包括以下重量份数的组分:
2.根据权利要求1所述的无铬钝化组合物,其特征在于:
所述含氟化合物选自氢氟酸、氟硅酸、氟化氢氨和氟化钠中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的无铬钝化组合物,其特征在于:
所述含氟化合物为氟硅酸。
4.根据权利要求1所述的无铬钝化组合物,其特征在于:
所述缓蚀剂选自山梨醇和葡萄碳酸钠中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的无铬钝化组合物,其特征在于:
所述硝酸盐选自硝酸钠、硝酸锰、硝酸钾和硝酸铵中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的无铬钝化组合物,其特征在于:
所述硝酸盐为硝酸铵。
7.根据权利要求1所述的无铬钝化组合物,其特征在于:
所述硅烷选自乙烯基三乙氧基硅烷和3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种。
8.一种无铬钝化剂,其特征在于:包括权利要求1-7中任一项所述的无铬钝化组合物以及纯水,所述无铬钝化组合物和纯水的总重量份数为1000份。
9.根据权利要求8所述的无铬钝化剂,其特征在于:还包括氨水,并且加入氨水后溶液的pH值为3.5-4.5。
10.一种无铬钝化剂的制备方法,其特征在于:所述无铬钝化剂是权利要求8所述的无铬钝化剂,所述制备方法包括:
在一定量的纯水中依次加入氟锆酸和所述含氟化合物,在搅拌均匀后依次加入所述缓蚀剂和所述硝酸盐,在溶解后依次加入稀土和硅烷,最后加入纯水至1000重量份。
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