CN113502075A - 一种可自吸附快速成膜的环保金属前处理液制备方法 - Google Patents

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刘志启
应永苍
李娜
赵鹏程
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Abstract

本发明公开了一种可自吸附快速成膜的环保金属前处理液制备方法，按以下步骤进行：S1、金属氧化物与水按一定质量比混合，超声分散，得到溶液1；S2、向溶液中加入交联剂，于一定温度条件下，以200rpm~300rpm的搅拌速度，搅拌混合均匀，得到溶液2；S3、向溶液2中添加抑酸剂，继续搅拌1h~2h，得到溶液3；S4、将所得溶液3进行稀释处理，且冷却至室温，得到溶液4；S5、将脱脂钢板于溶液4中挂浆处理后，于通风、干燥环境静置，在钢板表面涂覆一层效果极佳的金属防腐液。本发明制得的环保金属前处理液可通过自吸附成膜方式，于钢铁表面快速形成一层防腐膜。

Description

一种可自吸附快速成膜的环保金属前处理液制备方法
技术领域
本发明涉及金属前处理液制备方法领域，具体是一种可自吸附快速成膜的环保金属前处理液制备方法。
背景技术
钢铁材料被广泛应用于关系国计民生的各个领域，例如国防工业、机械制造业、交通运输业、建筑业等，是用量最大、范围最广的金属材料。据统计，全世界每年因腐蚀而报废的金属约1亿吨，占金属年产量的10%以上，且随着工业化的不断推进，硫化物、氮氧化物等工业气体排入大气环境，更加剧了金属的腐蚀速率。我国每年因腐蚀而造成的钢铁材料的损失占我国钢铁总产量的三分之一，造成的经济损失占当年GDP的3%。因此，对钢铁材料的腐蚀与防腐研究一直受到世界各国研究者的关注。
目前金属前处理方法主要是在金属表面生成一层致密的化学转化膜。应用最广泛的化学转化膜是磷化，其优点是工艺成熟，操作方便，防腐效果优良，但在处理过程中需要排放废水废渣，不仅浪费资源，还会造成环境污染，且磷化工艺对金属的前处理较为复杂，处理时间长，一般需要5~30分钟，故生产效率较低。另外，硅烷处理剂和陶化剂也是常用的金属前处理试剂，具有处理时间短、不含重金属等优点，但因防腐效果不佳，无法对酸洗钢材进行防腐前处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种可自吸附快速成膜的环保金属前处理液制备方法，并使之应用于钢材防腐领域，解决了传统方法环境污染、工艺复杂、废渣排放等问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种可自吸附快速成膜的环保金属前处理制备方法，包括以下步骤：
S1、将金属氧化物与水按质量比1:20~1:70进行混合，得到溶液A；
S2、向步骤S1得到的溶液A中加入交联剂，所述金属氧化物与交联剂的质量比为1:10~1:60，然后在10℃~70℃温度下搅拌均匀，得到溶液B；
S3、向步骤S2得到的溶液B中添加抑酸剂，使得溶液B呈强碱性，所述金属氧化物与抑酸剂的质量比为1:50~1:100，然后进行搅拌得到溶液C；
S4、将步骤S3得到的溶液C按稀释倍数5~50倍进行稀释处理，然后冷却至室温得到环保金属前处理液。
进一步的，步骤S1中，所述金属氧化物为氧化铝、氧化锌、氧化铁、氧化亚铁、氧化镁、氧化钙中的任意一种，或者是任意几种按任意比例混合而成。
进一步的，步骤S1中，将金属氧化物与水混合后进行超声分散，得到溶液A。
进一步的，超声分散的时间为5min~10min，超声温度为10℃~70℃。
进一步的，步骤S2中，所述交联剂为植酸、鞣酸、肌醇三磷酸，磷脂酰肌醇二磷酸，肌醇1,4-二磷酸，肌醇2-单磷酸双（环己胺），1,3-二磷酸肌醇，绿原酸中的任意一种，或者是任意几种按任意比例混合而成。
进一步的，步骤S2中，搅拌时间为10min~60min，搅拌速度为100r/min~300r/min。
进一步的，步骤S3中，搅拌时温度为常温，搅拌时间为1h~2h，搅拌速度为100r/min~300r/min。
一种利用环保金属前处理液进行钢材处理的方法，首先将钢材脱脂；然后将脱脂后的钢材浸没于环保金属前处理液中进行挂浆处理，挂浆处理温度为15℃~30℃，挂浆时间为10s~60s，挂浆角度为60º~90º；最后进行通风干燥至晾干，由此在钢材表面通过自吸附形成防腐涂层。
进一步的，通风干燥时无需避光。
本发明原理为：本金属前处理液呈碱性，不与钢板表面发生反应，故不进行有效化学反应，但该前处理液仍可在金属表面形成一层薄膜，故其作用机理可阐述为，有机磷酸酯由亲水性的磷酸盐基团和疏水性的烃基基团组成，可以依靠磷酸基团在金属表面上自吸附形成一层磷酸酯薄膜，而对金属基体起到良好的保护作用。
本发明制得的环保金属前处理液能够自吸附成膜，用于钢材时可在钢材表面迅速形成一层防腐涂层，该防腐涂层绿色环保、无其他废渣排出，且可通过循环加料对的方式进行工作槽填补。防腐涂层经自吸附方式附着于钢材表面，挂浆时间迅速，极大缩短工作时间，提高生产效率，方法新颖、实用性强。由于前处理液呈碱性，可以直接对酸洗钢材中和成膜，成膜速度快，防腐效果好。
与现有技术相比，本发明的优点为：
（1）本发明于钢材表面形成自吸附涂层，成膜迅速，生产效率高；
（2）本发明所述环保金属前处理液使用时对酸洗钢材无需中和，可直接成膜，极大的节约成本；
（3）本发明所述环保金属前处理液原料环保无毒，使用过程中无废水废渣排放，且允许通过循环加料，继续可使前处理液处于工作状态，减少前处理液的浪费。
附图说明
图1是本发明方法流程框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明一种可自吸附快速成膜的环保金属前处理液制备方法包括以下步骤：
S1、将金属氧化物与水按质量比1:20~1:70进行混合，然后进行超声分散，超声分散的时间为5min~10min，超声温度为10℃~70℃，得到溶液A。
其中，金属氧化物为氧化铝、氧化锌、氧化铁、氧化亚铁、氧化镁、氧化钙中的任意一种，或者是任意几种按任意比例混合而成。
S2、向步骤S1得到的溶液A中加入交联剂，金属氧化物与交联剂的质量比为1:10~1:60，交联剂为植酸、鞣酸、肌醇三磷酸，磷脂酰肌醇二磷酸，肌醇1,4-二磷酸，肌醇2-单磷酸双（环己胺），1,3-二磷酸肌醇，绿原酸中的任意一种，或者是任意几种按任意比例混合而成。然后在10℃~70℃温度下，按搅拌时间10min~60min、搅拌速度100r/min~300r/min进行搅拌均匀，得到溶液B。
S3、向步骤S2得到的溶液B中添加抑酸剂，使得溶液B呈强碱性，所述金属氧化物与抑酸剂的质量比为1:50~1:100，然后按搅拌温度常温、搅拌时间1h~2h、搅拌速度100r/min~300r/min进行搅拌，得到溶液C；
S4、将步骤S3得到的溶液C按稀释倍数5~50倍进行稀释处理，然后冷却至室温得到环保金属前处理液。
本发明还公开了一种利用环保金属前处理液进行钢材处理的方法，首先将钢材脱脂；然后将脱脂后的钢材浸没于环保金属前处理液中进行挂浆处理，挂浆处理温度为15℃~30℃，挂浆时间为10s~60s，挂浆角度为60º~90º；最后进行通风干燥至晾干，通风干燥时无需避光。由此在钢材表面通过自吸附形成防腐涂层。
实施例1
氧化锌作为金属氧化物，氧化锌与水的质量比为1:50，于20℃条件下，超声分散5min；分散完毕后，向其中加入植酸作为交联剂，氧化锌与植酸的质量比为1:20，于20℃条件下，以200r/min搅拌10min；然后加入氢氧化钾作为抑酸剂，氧化锌与氢氧化钾的质量比为1:50，于50℃条件下，以200r/min搅拌1h，得到高浓度防腐液；将此防腐液稀释20倍，得到环保金属前处理液。
将脱脂钢材浸没至环保金属前处理液进行挂浆处理，处理温度温度为15℃~30℃，挂浆时间为10s~60s，挂浆角度为60º~90º；最后进行通风干燥至晾干，由此在钢材表面通过自吸附形成防腐涂层。，静置10s，取出，于通风处晾干。
实施例2
氧化锌作为金属氧化物，氧化锌与水的质量比为1:20，于20℃条件下，超声分散5min；分散完毕后，向其中加入植酸，单宁酸作为交联剂，氧化锌与植酸的质量比为1:20，氧化锌与单宁酸的比为1:2，于20℃条件下，以200r/min搅拌10min；加入氢氧化钠作为抑酸剂，氧化锌与氢氧化钠的质量比为1:50，于50℃条件下，以200r/min搅拌1h，得到高浓度金属前处理液；将此前处理液稀释20倍，得到环保金属前处理液。
将钢材浸没至环保金属前处理液，静置10s，取出，于通风处晾干。
实施例3
氧化锌作为金属氧化物，氧化锌与水的质量比为1:50，于20℃条件下，超声分散5min；分散完毕后，向其中加入鞣酸作为交联剂，氧化锌与植酸的质量比为1:20，于20℃条件下，以200r/min搅拌10min；加入氢氧化钾作为抑酸剂，氧化锌与氢氧化钾的质量比为1:50，于50℃条件下，以200r/min搅拌1h，得到高浓度防腐液；将此防腐液稀释20倍，得到环保金属前处理液。
将有氧化皮的钢板先进行脱脂处理，然后进行酸洗，后直接浸没至环保金属前处理液进行挂浆处理，处理温度温度为15℃~30℃，挂浆时间为30s~60s，挂浆角度为60º~90º；最后进行通风干燥至晾干，由此在钢材表面通过自吸附形成防腐涂层，静置10s，取出，于通风处晾干。将钢材浸没至环保金属前处理液，静置10s，取出，于通风处晾干。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。

Claims (9)

1.一种可自吸附快速成膜的环保金属前处理液制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将金属氧化物与水按质量比1:20~1:70进行混合，得到悬浮液A；
S2、向步骤S1得到的溶液A中加入交联剂，所述金属氧化物与交联剂的质量比为1:5~1:60，然后在10℃~70℃温度下搅拌均匀，得到溶液B；
S3、向步骤S2得到的溶液B中添加抑酸剂，使得溶液B呈强碱性，所述金属氧化物与抑酸剂的质量比为1:50~1:100，然后进行搅拌得到溶液C；
S4、将步骤S3得到的溶液C按稀释倍数5~50倍进行稀释处理，然后冷却至室温得到环保金属前处理液。
2.根据权利要求1所述的一种可自吸附快速成膜的环保金属前处理液制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述金属氧化物为氧化铝、氧化锌、氧化铁、氧化亚铁、氧化镁、氧化钙中的任意一种，或者是任意几种按任意比例混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种可自吸附快速成膜的环保金属前处理液制备方法，其特征在于，步骤S1中，将金属氧化物与水混合后进行超声分散，得到溶液A。
4.根据权利要求3所述的一种可自吸附快速成膜的环保金属前处理液制备方法，其特征在于，超声分散的时间为5min~10min，超声温度为10℃~70℃。
5.根据权利要求1所述的一种可自吸附快速成膜的环保金属前处理液制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述交联剂为植酸、鞣酸、肌醇三磷酸，磷脂酰肌醇二磷酸，肌醇1,4-二磷酸，肌醇2-单磷酸双（环己胺），1,3-二磷酸肌醇，绿原酸中的任意一种，或者是任意几种按任意比例混合而成。
6.根据权利要求1所述的一种可自吸附快速成膜的环保金属前处理液制备方法，其特征在于，步骤S2中，搅拌时间为10min~60min，搅拌速度为100r/min~300r/min。
7.根据权利要求1所述的一种可自吸附快速成膜的环保金属前处理液制备方法，其特征在于，步骤S3中，搅拌时温度为常温，搅拌时间为1h~2h，搅拌速度为100r/min~300r/min。
8.一种利用权利要求1制得的环保金属前处理液进行钢材处理的方法，其特征在于，首先将钢材脱脂；然后将脱脂后的钢材浸没于所述环保金属前处理液中进行挂浆处理，挂浆处理温度为15℃~30℃，挂浆时间为10s~60s，挂浆角度为60º~90º；最后进行通风干燥至晾干，由此在钢材表面通过自吸附形成防腐涂层。
9.根据权利要求8所述的钢材处理的方法，其特征在于：通风干燥时无需避光。
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