CN108374165A - 一种硅锆复合转化膜液及其喷涂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅锆复合转化膜液，包括以重量百分比计的：硅溶胶2‑5％、钛盐1‑4％、锆盐1‑4％、聚丙烯酸聚合物0.5‑3％、络合剂1‑3％、稳定剂0.5‑2％、杀菌剂0.1‑1％、余量去离子水。本发明得到的硅锆复合转化膜，物理交联充分，钝化膜有良好的密闭性、防腐性；转化膜液使用后，废水废液不含有磷转化膜液出现的污染物，废水经中和絮凝后即可达标排放。
Description
技术领域
本发明属于金属表面处理领域，尤其涉及一种硅锆复合转化膜液及其喷涂方法。
背景技术
金属表面的钝化处理是使金属表面反应活性降低，从而得到耐腐耐候性能，延长使用寿命等目的。转化膜为经过化学或电化学处理生成的薄膜，对金属表面起保护作用，在机械制造中应用较多的是铝的阳极氧化膜，钢铁上的磷酸盐膜，铝、锌、镉上的铬酸盐膜和钢铁上的发蓝膜等。
传统多使用含磷钝化液进行钝化处理，磷化在原理上属于化学转换膜处理技术，是常用的前处理技术，主要应用在钢铁表面磷化，有色金属(如铝、锌)件等也可应用磷化。磷化处理后，废水废液中含大量磷、氨氮、重金属等重大污染物。引起严重的环境污染且此类污染非常难处理。
为了使金属表面转化膜形成后废水废液不含有上述污染物，使废水中的成分容易处理并达标排放，本发明开发一种新的硅锆复合转化膜及其喷涂方法。
发明内容
发明目的：为了对传统含磷钝化液进行换代升级，本发明提供一种硅锆复合转化膜液及其喷涂方法，以解决现有技术中存在的问题。
发明内容：一种硅锆复合转化膜液，其原料包含以下重量百分比的组分：
作为优选，所述聚丙烯酸聚合物的分子量为7500-20000。聚丙烯酸聚合物在此范围内为略高于低聚物的聚合程度，使其具有很好的填充孔隙的作用，物理交联更加充分。
作为优选，所述络合剂为以下一种或一种以上的复配物：酒石酸、柠檬酸、草酸、乳酸、葡萄糖酸、氨三乙酸、乙二胺四乙酸、海藻酸，以及以上任一种酸的钠盐或钾盐，二乙醇胺、三乙醇胺。以上酸或盐类是高效的络合剂，对金属离子具有较强的亲和力，但不至于结合力太强而阻碍交联。
作为优选，所述硅溶胶的胶体粒子的粒径在3-10nm。胶体粒子的粒径在此范围内饰标准尺寸，具有很好的均匀性、分散性和活性。
一种硅锆复合转化膜液的喷涂方法，包括以下步骤：
(1)、除杂：清除待处理金属原材表面的杂质；
(2)、两步脱脂：用脱脂剂调配成脱脂液，用脱脂液对金属原材进行清洗，如此反复2次，清洗掉金属原材表面的油污；
(3)、两步水洗：第一步用蒸馏水冲洗金属原材表面，第二步用高于第一步的压力的蒸馏水冲洗金属原材表面；
(4)、转化：吹干(3)洗净后的金属原材，喷涂转化膜稀释液，转化膜稀释液由转化膜液与蒸馏水按比例配制后调整pH而成，温度控制在24～37℃；喷涂时，使用恒定喷速的喷枪，在金属原材表面进行面状喷涂，喷涂流量0.4～1.85ml/min，静置15min以上，观察金属原材表面膜层颜色和形态变化，冲洗掉尚剩余的转化膜稀释液；
(5)、后两步水洗：用2～3bar压力的蒸馏水冲洗转化后的金属原材表面，再反复冲洗一次，吹干，即在金属原材表面得到光亮的转化膜；用膜厚检测仪检测转化膜厚度，合格后投入使用。
作为优选，步骤(2)中，每次清洗包括：脱脂液浸泡5-10min后，用清水冲洗2-5min。脱脂的清洗工艺浸泡和清水冲洗结合的方式高效而彻底。
作为优选，步骤(3)中，第一步蒸馏水冲洗压力3～5bar，第二步冲洗压力为8～20bar。冲洗一方面洗掉明显的杂物，另一方面冲击表面破除不明显的杂质和已有的氧化层，从而使表面利于处理。
作为优选，步骤(4)中，转化膜稀释液的使用配比为：转化膜液体积：蒸馏水体积＝1:20，转化膜稀释液pH调整到3.0-4.0。转化膜液的用量的参数使工艺过程快速而有效。
作为优选，步骤(4)中，喷枪沿着金属原材表面反复喷涂至少2次。喷枪的喷涂多次均匀性提高，膜厚容易控制。
作为优选，步骤(5)中，转化膜厚度为50-80nm。转化膜的厚度使膜层的性能和经济效益得到很好的统一。
本发明的有益效果在于：本发明的一种硅锆复合转化膜液，配方简易且绿色环保，转化膜层长效耐用。钛盐、锆盐实现了无磷配方的转化液主要原料，通过对金属原材表面的腐蚀实现转化膜的形成，硅溶胶形成的膜复合，相比磷转化膜无污染；络合剂、稳定剂、杀菌剂起到对钛盐、锆盐主体物质的保护作用，使转化液功效得以充分发挥；聚丙烯酸聚合物在转化膜形成后起到填充作用，使交联更致密；喷涂方法步骤分明，不同于浸渍方法，喷涂省原料且减排放，在更大意义上实现了绿色环保。本发明得到的硅锆复合转化膜，物理交联充分，钝化膜有良好的密闭性、防腐性；转化膜液使用后，废水废液不含有磷转化膜液出现的污染物，废水经中和絮凝后即可达标排放。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例作简单地介绍。一种硅锆复合转化膜液，包括表1中的实施例所涉及的重量份组分。
表1实施例的组分(单位：wt.％)
其中，所述聚丙烯酸聚合物的分子量为7500-20000；所述络合剂为以下一种或一种以上的复配物：酒石酸、柠檬酸、草酸、乳酸、葡萄糖酸、氨三乙酸、乙二胺四乙酸、海藻酸，以及以上任一种酸的钠盐或钾盐，二乙醇胺、三乙醇胺。
再有，所述硅溶胶的胶体粒子的粒径在3-10nm。
一种硅锆复合转化膜液的喷涂方法，包括以下步骤：
(1)、除杂：清除待处理金属原材表面的杂质；
(2)、两步脱脂：用脱脂剂调配成脱脂液，用脱脂液对金属原材进行清洗，如此反复2次，清洗掉金属原材表面的油污；每次清洗包括：脱脂液浸泡5-10min后，用清水冲洗2-5min；
(3)、两步水洗：第一步用蒸馏水冲洗金属原材表面，冲洗压力3～5bar；第二步用高于第一步的压力的蒸馏水冲洗金属原材表面，冲洗压力8～20bar；
(4)、转化：吹干(3)洗净后的金属原材，喷涂转化膜稀释液，转化膜稀释液由转化膜液与蒸馏水按比例配制后调整pH而成，温度控制在24～37℃；喷涂时，使用恒定喷速的喷枪，在金属原材表面进行面状喷涂，喷涂流量0.4～1.85ml/min，静置15min以上，观察金属原材表面膜层颜色和形态变化，冲洗掉尚剩余的转化膜稀释液，喷枪沿着金属原材表面反复喷涂至少2次；转化膜稀释液的使用配比为：转化膜液体积：蒸馏水体积＝1:20，转化膜稀释液pH调整到3.0-4.0，一次处理金属原材的一份转化膜稀释液的总酸度为0.5-2pt，锆点4-8点；
(5)、后两步水洗：用2～3bar压力的蒸馏水冲洗转化后的金属原材表面，再反复冲洗一次，吹干，即在金属原材表面得到光亮的转化膜；用膜厚检测仪检测转化膜厚度，形成硅锆膜厚50-80nm，同时膜重在30-50mg/m2，合格后投入使用。
本发明是传统含磷钝化液的换代产品，不含重金属、无磷酸盐和挥发性有机成份、无沉渣；
解决了传统涂装钝化产品铁、铝、镀锌不能共线处理的问题，此技术可实现上述材料的共线处理；
解决了传统硅烷或陶化处理剂裸模存放时间过短的问题，此工艺处理后的金属基材裸模防腐性能非常优异。
基本性能测试结果见表2，附着力性能测试参照GB1720-1979(1989)，间隔2mm，3m专用胶带；耐蚀性测试参照GB/T1771-2007，800h中性盐雾试验单边扩蚀宽度；抗冲击测试，参照GB/T1732-1993中，抗50kg/cm测试。
表2实施例的基本性能指标
以上实施例仅用以说明本发明的优选技术方案，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，所做出的若干改进或等同替换，均视为本发明的保护范围，仍应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (10)
1.一种硅锆复合转化膜液，其特征在于，其原料包含以下重量百分比的组分：
2.如权利要求1所述的一种硅锆复合转化膜液，其特征在于，所述聚丙烯酸聚合物的分子量为7500-20000。
3.如权利要求1所述的一种硅锆复合转化膜液，其特征在于，所述络合剂为以下一种或一种以上的复配物：酒石酸、柠檬酸、草酸、乳酸、葡萄糖酸、氨三乙酸、乙二胺四乙酸、海藻酸，以及以上任一种酸的钠盐或钾盐，二乙醇胺、三乙醇胺。
4.如权利要求1所述的一种硅锆复合转化膜液，其特征在于，所述硅溶胶的胶体粒子的粒径在3-10nm。
5.如权利要求1～4任一项所述的一种硅锆复合转化膜液的喷涂方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、除杂：清除待处理金属原材表面的杂质；
(2)、两步脱脂：用脱脂剂调配成脱脂液，用脱脂液对金属原材进行清洗，如此反复2次，清洗掉金属原材表面的油污；
(3)、两步水洗：第一步用蒸馏水冲洗金属原材表面，第二步用高于第一步的压力的蒸馏水冲洗金属原材表面；
(4)、转化：吹干(3)洗净后的金属原材，喷涂转化膜稀释液，转化膜稀释液由转化膜液与蒸馏水按比例配制后调整pH而成，温度控制在24～37℃；喷涂时，使用恒定喷速的喷枪，在金属原材表面进行面状喷涂，喷涂流量0.4～1.85ml/min，静置15min以上，观察金属原材表面膜层颜色和形态变化，冲洗掉尚剩余的转化膜稀释液；
(5)、后两步水洗：用2～3bar压力的蒸馏水冲洗转化后的金属原材表面，再反复冲洗一次，吹干，即在金属原材表面得到光亮的转化膜；用膜厚检测仪检测转化膜厚度，合格后投入使用。
6.如权利要求5所述的一种硅锆复合转化膜液的喷涂方法，其特征在于，步骤(2)中，每次清洗包括：脱脂液浸泡5-10min后，用清水冲洗2-5min。
7.如权利要求5所述的一种硅锆复合转化膜液的喷涂方法，其特征在于，步骤(3)中，第一步蒸馏水冲洗压力3～5bar，第二步冲洗压力为8～20bar。
8.如权利要求5所述的一种硅锆复合转化膜液的喷涂方法，其特征在于，步骤(4)中，转化膜稀释液的使用配比为：转化膜液体积：蒸馏水体积＝1:20，转化膜稀释液pH调整到3.0-4.0。
9.如权利要求5所述的一种硅锆复合转化膜液的喷涂方法，其特征在于，步骤(4)中，喷枪沿着金属原材表面反复喷涂至少2次。
10.如权利要求5所述的一种硅锆复合转化膜液的喷涂方法，其特征在于，步骤(5)中，转化膜厚度为50-80nm。
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