CN112522692B - 水溶性金属表面封闭保护液、制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
一种水溶性金属表面封闭保护液，以重量百分比计，由以下原料制成：氨基磺酸10‑15%，苯甲酸7‑10%，冰乙酸5‑10%，十二碳二元酸5‑10%，N,N‑二乙基乙醇胺15‑25%，纳米二氧化硅乳液5‑10%，十二烷基磺酸钠3‑7%，乳酸3‑5%，甘油5‑7%，余量为水。广泛适用于五金、通信器材、仪表、汽摩配件、家用电器等产品上的装饰性镀层和防腐性镀层及钢铁、锌合金、铜的防变色领域。
Description
技术领域
本发明属于金属表面前处理领域，具体涉及一种水溶性金属表面封闭保护液、制备方法及应用。
背景技术
长期以来，金属表面的钝化处理普遍采用含有六价铬的铬酸盐钝化液，其钝化膜具有良好的隔离性能与自我修复能力，具有良好的耐腐蚀性。但是，六价铬为剧毒物质并有致癌性，其对环境的污染及对人类的危害已受到广泛关注，很多国家已开始限制或禁止使用铬酸盐钝化处理，如欧盟于2003年2月13日颁布了2002/95/EC号法令，简称ROHS指令，我国于2003年1月1日开始实施的《清洁生产促进法》及信息产业部于2006年2月28日颁布的中国版的ROHS指令--《电子信息产品污染防治管理办法》，都对六价铬作出了限制性规定。近年来，我国政府加大了环境保护力度，出重拳治理整顿环境污染，因此金属加工及处理行业摈弃传统的铬酸盐钝化，应用无铬钝化已成必然。
另外，用铬酸盐钝化液进行钢铁件的钝化处理时，通常需要10-30分钟，时间较长，速度较慢；所形成的钝化层孔隙率通常也较大，往往需要使用封闭剂进行处理，从而使处理工艺较为繁琐。
中国专利202010565203.0公开了一种水性无机富铝耐高温涂料及其制备方法与应用。所述水性无机富铝耐高温涂料包括第一组分和第二组分，所述第一组分包括按照质量份数计算的如下组分：铝溶胶20～40份、二氧化硅分散液10～20份、酸性介质1～2份、消泡剂0～1份，所述第二组分包括按照质量份数计算的如下组分：包覆生物质多酚钝化的铝颜料20～40份、填料5～10份、水溶性低级醇2～5份、分散剂1～2份、防沉剂1～2份、增稠剂0～1份、甲基硅氧烷10～25份。本发明的水性无机富铝耐高温防腐涂料能长期抵抗200-600℃的高温，其形成的涂层在金属表面附着力好，柔韧性好，防腐和耐化学品性能优异，同时具备耐高温性能。其形成的涂层厚度（80-120μm）比较大，不适合后续与电泳漆、粉末涂层、油漆涂层很好地相匹配。
中国专利201910569036.4公开了一种乳胶封闭剂，由以下重量份原料制成：纳米硅丙乳液200-300、可分散乳胶40-50、水溶性聚氨酯35-45、纳米二氧化硅22-24、水溶性环氧成膜树脂18-20、乙二醇45-55、硅酸钠20-25、聚四氟乙烯乳液80-90、甲基纤维素8-10、二羟甲基丁酸3-5、乳化硅油18-20、磷酸二氢钠6-8、水400-500。本发明的封闭剂采用可分散乳胶、纳米硅丙乳液、聚四氟乙烯乳液配合，在钝化剂的外部生成一层乳胶膜，其耐刮伤和划伤性好，耐油性和耐腐蚀性好，有助于金属的防腐蚀。其形成的乳胶膜（100-150μm）厚度大，做为涂层底层，其性能不够卓越，与中涂漆或面漆配套性能不稳定。
本发明广泛应用于各种金属表面处理后的封闭。特别是：1.各种有色金属着色后的封闭，铝及铝合金、镁及镁合金的氧化后处理；2.各种镀层、合金仿镀层的装饰与防护，镀锌钝化、镀金、镀银、合金镀层的后处理；3.钢铁氧化、磷化的后处理。4.适用于五金机械制造过程中各种金属及合金部件的加工工序间防锈、半成品防锈或成品防锈。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水溶性金属表面封闭保护液、制备方法及应用，该封闭保护液本发明适用金属装饰性的多层镀层与单层镀层，经过本发明处理过的镀层，其盐雾试验时间及其它抗蚀能力测试要提高两倍以上，起到增强防腐的作用。对于采用替代铬酸钝化的工艺，其防变色能力可以超过近20倍。广泛适用于五金、通信器材、仪表、汽摩配件、家用电器等产品上的装饰性镀层和防腐性镀层（镀锌封闭，镀镍封闭，镀铜封闭）及钢铁、锌合金、铜的防变色领域。
本发明的一种水溶性金属表面封闭保护液，以重量百分比计，由以下原料制成：
氨基磺酸10-15%，
苯甲酸7-10%，
冰乙酸5-10%，
十二碳二元酸5-10%，
N,N-二乙基乙醇胺15-25%，
纳米二氧化硅乳液5-10%，
十二烷基磺酸钠3-7%，
乳酸3-5%，
甘油5-7%，
水余量。
优选的，本发明水溶性金属表面封闭保护液，以重量百分比计，由以下原料制成：
氨基磺酸13.6%，
苯甲酸8.6%，
冰乙酸6.7%，
十二碳二元酸6.8%，
N,N-二乙基乙醇胺22.0%，
纳米二氧化硅乳液6.3%，
十二烷基磺酸钠5.1%，
乳酸3.6%，
甘油6.6%，
水余量。
所述纳米二氧化硅乳液优选浙江宇达化工有限公司的小粒径硅溶胶XS-25，固含量25±1%粒径7-9nm。
本发明金属表面封闭保护液的制备方法如下：
在高剪切乳化机中，先加入水，依次按量加入氨基磺酸、苯甲酸、冰乙酸、十二碳二元酸、N,N-二乙基乙醇胺、纳米二氧化硅乳液、十二烷基磺酸钠、乳酸、甘油，加料完毕，开启3600R/MIN高剪切乳化机2-3小时，即制得金属表面封闭保护液。
本发明金属表面封闭保护液的使用原理及使用方法分别如下：
使用原理：氨基磺酸、苯甲酸、冰乙酸、十二碳二元酸、乳酸与N,N-二乙基乙醇胺、十二烷基磺酸钠反应生成有机高分子封闭保护膜，而纳米二氧化硅乳液起到填充缝隙作用，甘油可以使有机高分子封闭保护膜更加均匀一致。
本发明还包括以上金属表面封闭保护液在金属表面处理中的应用。
本发明金属表面封闭保护液的有益效果如下。
（1）配方中采用5种酸复配，具有协同作用，成膜时交联充分，比单用、两种组合或者三种、四种组合（与五种组合总用量相同的情况下）得到的膜层孔隙率低，膜层耐腐蚀性能强。
（2）经过本发明处理过的镀层，其盐雾试验时间及其它抗蚀能力测试要提高两倍以上，起到增强防腐的作用。对于采用替代铬酸钝化的工艺，其防变色能力可以超过近20倍。广泛适用于五金、通信器材、仪表、汽摩配件、家用电器等产品上的装饰性镀层和防腐性镀层（镀锌封闭，镀镍封闭，镀铜封闭）及钢铁、锌合金、铜的防变色领域。
本发明产品以水为溶剂，不燃烧，运输储存方便，使用安全；膜层具有良好的耐着力，耐磨性，厚度在10微米以内，具有良好的柔韧性；产品无毒，废液对环境不造成污染；日常盐水、碱水冲洗不影响外观光泽，膜层不溶于水，有良好的抗硫、抗氯、抗潮性。
具体实施方式
所述纳米二氧化硅乳液为浙江宇达化工有限公司的小粒径硅溶胶XS-25，固含量25±1%粒径7-9nm，所述的水为纯水。
实施例1
一种水溶性金属表面封闭保护液，以重量百分比计，由以下原料制成：
氨基磺酸13.6%，
苯甲酸8.6%，
冰乙酸6.7%，
十二碳二元酸6.8%，
N,N-二乙基乙醇胺22.0%，
纳米二氧化硅乳液6.3%，
十二烷基磺酸钠5.1%，
乳酸3.6%，
甘油6.6%，
水余量。
实施例2
一种水溶性金属表面封闭保护液，以重量百分比计，由以下原料制成：
氨基磺酸13%，
苯甲酸9%，
冰乙酸6%，
十二碳二元酸6%，
N,N-二乙基乙醇胺23%，
纳米二氧化硅乳液6.5%，
十二烷基磺酸钠5.6%，
乳酸3.9%，
甘油7%，
水余量。
实施例3
一种水溶性金属表面封闭保护液，以重量百分比计，由以下原料制成：
氨基磺酸13.7%，
苯甲酸8%，
冰乙酸7%，
十二碳二元酸5%，
N,N-二乙基乙醇胺21%，
纳米二氧化硅乳液7%，
十二烷基磺酸钠6%，
乳酸4%，
甘油7%，
水余量。
实施例4
一种水溶性金属表面封闭保护液，以重量百分比计，由以下原料制成：
氨基磺酸12%，
苯甲酸7.5%，
冰乙酸6%，
十二碳二元酸7%，
N,N-二乙基乙醇胺20%，
纳米二氧化硅乳液7.5%，
十二烷基磺酸钠5.5%，
乳酸4.5%，
甘油6%，
水余量。
以上实施例的制备方法如下：
在高剪切乳化机中，先加入纯水，依次按量加入氨基磺酸、苯甲酸、冰乙酸、十二碳二元酸、N,N-二乙基乙醇胺、纳米二氧化硅乳液、十二烷基磺酸钠、乳酸、甘油，加料完毕，开启3600R/MIN高剪切乳化机3小时，即制得金属表面封闭保护液。
经试验，在本申请的配方中，五种酸具有协同作用，经对比，比单用一种，两种组合或者三种、四种组合（与物种组合总用量相同的情况下）得到的膜层孔隙率低，膜层耐腐蚀性能强，所有对比中，效果好的为对比例1和对比例2，其它均比这两个对比例差。
对比例1
在实施例4的基础上将冰乙酸去掉，其用量补至乳酸，具体如下：一种水溶性金属表面封闭保护液，以重量百分比计，由以下原料制成：
氨基磺酸12%，
苯甲酸7.5%，
十二碳二元酸7%，
N,N-二乙基乙醇胺20%，
纳米二氧化硅乳液7.5%，
十二烷基磺酸钠5.5%，
乳酸10.5%，
甘油6%，
水余量。
对比例2
在实施例4的基础上将乳酸去掉，其用量补至冰乙酸，具体如下：一种水溶性金属表面封闭保护液，以重量百分比计，由以下原料制成：
氨基磺酸12%，
苯甲酸7.5%，
冰乙酸10.5%，
十二碳二元酸7%，
N,N-二乙基乙醇胺20%，
纳米二氧化硅乳液7.5%，
十二烷基磺酸钠5.5%，
甘油6%，
水余量。
以上实施例、对比例产品的使用方法如下：
将上述产品不兑水，直接刷涂到已完成除油除锈工件之上，采用热风吹干或远红外烘干；或将上述实施例产品不兑水，将已完成除油除锈工件浸渍其中几分钟，出水沥干后用热风或远红外烘干。
以上实施例、对比例的性能如下：
Claims (4)
1.一种水溶性金属表面封闭保护液在金属表面封闭中的应用，其特征在于，所述水溶性金属表面封闭保护液以重量百分比计，由以下原料制成：
氨基磺酸10-15%，苯甲酸7-10%，冰乙酸5-10%，十二碳二元酸5-10%，N,N-二乙基乙醇胺15-25%，纳米二氧化硅乳液5-10% ，十二烷基磺酸钠 3-7%，乳酸 3-5%，甘油5-7%，余量为水；
其使用方法如下：将已完成除油除锈工件浸渍在封闭保护液中几分钟，将出水沥干后用热风或远红外烘干。
2.根据权利要求1所述水溶性金属表面封闭保护液在金属表面封闭中的应用，其特征在于所述水溶性金属表面封闭保护液由以下原料制成：氨基磺酸13.6%，苯甲酸 8.6%，冰乙酸6.7%，十二碳二元酸6.8%，N,N-二乙基乙醇胺22.0%，纳米二氧化硅乳液6.3%，十二烷基磺酸钠5.1%，乳酸3.6%，甘油6 .6%，余量为水。
3.根据权利要求1所述水溶性金属表面封闭保护液在金属表面封闭中的应用，其特征在于所述纳米二氧化硅乳液为浙江宇达化工有限公司的小粒径硅溶胶XS-25，固含量25±1% 粒径7-9nm。
4.根据权利要求1所述水溶性金属表面封闭保护液在金属表面封闭中的应用，其特征在于，所述水溶性金属表面封闭保护液的制备方法，依次包括如下步骤：在高剪切乳化机中，先加入水，依次按量加入氨基磺酸、苯甲酸、冰乙酸、十二碳二元酸、N ,N-二乙基乙醇胺、纳米二氧化硅乳液、十二烷基磺酸钠、乳酸、甘油，加料完毕，开启3600r/min高剪切乳化机2-3小时，即制得金属表面封闭保护液。
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