CN116695108A - 一种金属表面处理剂 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种金属表面处理剂，其由(A)与待处理金属基体相同的金属硝酸盐或金属亚硝酸盐、(B)以锆离子计为5‑20g/L的锆化物和/或5‑20g/L的钛化物、(C)具有环己烷结构的聚异氰酸酯、(D)水系阳离子丙烯酸树脂及(E)含有氨基的硅烷偶联剂。本技术方案提供相对于金属基材表面形成耐腐蚀性、耐化学药品性优异的无铬金属表面处理剂，并且本技术金属表面处理剂的组分并不复杂，基本上为常用组分，有效的降低了无铬金属表面处理剂的成本。
Description
技术领域
本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种金属表面处理剂。
背景技术
以往，用于金属基材的耐腐蚀性的表面处理剂，以铬酸盐处理剂、磷酸-铬酸盐处理剂等铬系金属表面处理剂为主，即便是现在的应用仍然占有较大比例，但是铬系金属表面处理剂存在环境污染、且难于处理，对操作人员的身体伤害的问题已经受到了越来越多的关注。
为了避免铬系金属表面处理剂的上述问题及对环保的严苛要求，无铬金属表面处理剂已经被逐渐开发出来，但是，为了能够填补铬系金属表面处理剂的性能，现开发的无铬金属表面处理剂的组分越来越复杂，特别是占处理剂总量较大的高分子材料部分，通过检索能够得到各种各样的组分，而且制备也有特定的要求，导致无法实用或即便是能够实用但是成本较高。
能否在进行无铬金属表面处理剂的开发过程中，利用相对较常规的材料是本领域技术人员需要面对的实际问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属表面处理剂，以实现无铬金属表面处理剂的同时，至少部分解决上述的现无铬金属表面处理剂所存在的问题。
为实现上述目的，本申请是通过以下技术方案实现的：
一种金属表面处理剂，其由(A)与待处理金属基体相同的金属硝酸盐或金属亚硝酸盐、(B)以锆离子计为5-20g/L的锆化物和/或5-20g/L的钛化物、(C)具有环己烷结构的聚异氰酸酯、(D)水系阳离子丙烯酸树脂及(E)含有氨基的硅烷偶联剂。
进一步的，所述待处理金属基体为铝基体、铝合金基体、锌基体、锌合金基体、铁基体或铁合金基体中的一种。
进一步的，锆化物为氧化锆、硝酸锆、亚硝酸锆或磺酸锆中的一种，钛化物为氧化钛、硝酸钛、亚硝酸钛或磺酸钛中的一种，若锆化物与钛化物在同时存在时，使用相同酸根。
进一步的，所述(A)成分和所述(B)成分质量比为0.2-1。
进一步的，当锆化物与钛化物同时使用时，锆化物与钛化物的质量比为0.3-0.5。
进一步的，所述(C)成分与(D)成分的质量比为0.5-1。
进一步的，所述(C)成分和(D)成分与(E)成分的质量比为5-8。
进一步的，所述(E)成分为3-氨基丙基三乙氧基硅烷或N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本技术方案提供相对于金属基材表面形成耐腐蚀性、耐化学药品性优异的无铬金属表面处理剂，并且本技术金属表面处理剂的组分并不复杂，基本上为常用组分，有效的降低了无铬金属表面处理剂的成本。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的技术方案进行详细的说明，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
本技术方案的金属表面处理剂的重点是在组成中，使用与待处理相同的金属盐，比如铝基金属，使用硝酸铝或亚硝酸铝，如果是铁基金属，则使用硝酸铁或亚硝酸铁，如果是锌基金属则使用硝酸锌或亚硝酸锌，同样的，如果是合金，比如铝合金，同样使用硝酸铝或亚硝酸铝，铁合金，使用硝酸铁或亚硝酸铁，锌合金，则使用硝酸铝或亚硝酸铝。
在本技术方案中，金属表面处理剂中的金属盐并没有任意选择金属，是因为申请人发现，如果使用不同的金属，比如铝基金属中使用锌金属离子，虽然也能够制备出金属表面处理剂，但是因为铝与锌之间存在电位差，这一电位差形成了微小的化学电池，虽然在短时间内体现不出来差别，但是随着时间的推移，通常在3年之后，则有相对较明显的不同，这是现所有金属表面处理剂中均没有意识到的问题。
另一方面，本技术方案中，对于金属盐，只选择硝酸盐和亚硝酸盐，而没有使用硫酸根、盐酸根或磷酸根等，因为从表面上看，硫酸盐、盐酸盐或磷酸盐等均是稳定的金属盐，但是本领域技术人员均清楚，这一稳定是相对的，在不同的环境情况下也会出现非常微小的变化，通常这一变化可以忽略不计，但是事实上依然存在变化，但是硝酸盐和亚硝酸盐，特别是硝酸盐可能是因为空气中氮的含量，属于变化最可以忽略不计的。
本技术方案的金属表面处理剂也使用了现常规的锆化物或/和钛化物，但是在本技术方案中，依然对锆化物及钛化物的使用进行限制，而是锆化物为氧化锆、硝酸锆、亚硝酸锆或磺酸锆中的一种，钛化物为氧化钛、硝酸钛、亚硝酸钛或磺酸钛中的一种，若锆化物与钛化物在同时存在时，使用相同酸根，具体的解释是：如果在金属表面处理剂中，同时使用锆化物和钛化物，则若锆化物为硝酸锆，钛化物也为硝酸钛，这也是本技术方案中关于锆和钛的化合物盐的最优选择。
本技术方案中，使用待处理金属基体相同的金属一方面能够减少化学电位差现象，另一方面减少锆的使用，降低金属表面处理剂的成本。
本技术方案中，(A)成分和(B)成分质量比为0.2-1。当锆化物与钛化物同时使用时，锆化物与钛化物的质量比为0.3-0.5。(C)成分与(D)成分的质量比为0.5-1。(C)成分和(D)成分与(E)成分的质量比为5-8。
(E)成分为3-氨基丙基三乙氧基硅烷或N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种。
实施例1
一种金属表面处理剂，其由与待处理铝基体金属相同的硝酸铝5g/L、以锆离子计为10g/L的氧化锆和20g/L的氧化钛、具有环己烷结构的聚异氰酸酯质量含量为15％、水系阳离子丙烯酸树脂质量含量为20％及N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷质量含量为3％。获得的金属表面处理剂的pH值为4-6。
本实施例的金属表面处理剂的溶剂使用现常规溶剂，优选使用纯水，形成金属表面处理剂溶液，在实际的使用中，金属表面处理剂溶液的浓度没有限制，根据需要进行选择即可。
将金属表面处理剂溶液涂于金属基体表面的方法没有特别限定，现技术所有使用的方法均可以使用。然后在50-120℃下干燥。
实施例2
一种金属表面处理剂，其由与待处理铝基体金属相同的硝酸铝3g/L、以锆离子计为5g/L的氧化锆和10g/L的氧化钛、具有环己烷结构的聚异氰酸酯质量含量为15％、水系阳离子丙烯酸树脂质量含量为15％及N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷质量含量为3％。获得的金属表面处理剂的pH值为4-6。
本实施例的金属表面处理剂的溶剂使用现常规溶剂，优选使用纯水，形成金属表面处理剂溶液，在实际的使用中，金属表面处理剂溶液的浓度没有限制，根据需要进行选择即可。
将金属表面处理剂溶液涂于金属基体表面的方法没有特别限定，现技术所有使用的方法均可以使用。然后在50-120℃下干燥。
实施例3
一种金属表面处理剂，其由与待处理铝基体金属相同的硝酸铝3g/L、以锆离子计为5g/L的硝酸锆和10g/L的硝酸钛、具有环己烷结构的聚异氰酸酯质量含量为15％、水系阳离子丙烯酸树脂质量含量为15％及N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷质量含量为3％。获得的金属表面处理剂的pH值为4-6。
本实施例的金属表面处理剂的溶剂使用现常规溶剂，优选使用纯水，形成金属表面处理剂溶液，在实际的使用中，金属表面处理剂溶液的浓度没有限制，根据需要进行选择即可。
将金属表面处理剂溶液涂于金属基体表面的方法没有特别限定，现技术所有使用的方法均可以使用。然后在50-120℃下干燥。
实施例4
一种金属表面处理剂，其由与待处理锌基体金属相同的硝酸锌5g/L、以锆离子计为10g/L的硝酸锆和20g/L的硝酸钛、具有环己烷结构的聚异氰酸酯质量含量为15％、水系阳离子丙烯酸树脂质量含量为16％及N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷质量含量为3％。获得的金属表面处理剂的pH值为4-6。
本实施例的金属表面处理剂的溶剂使用现常规溶剂，优选使用纯水，形成金属表面处理剂溶液，在实际的使用中，金属表面处理剂溶液的浓度没有限制，根据需要进行选择即可。
将金属表面处理剂溶液涂于金属基体表面的方法没有特别限定，现技术所有使用的方法均可以使用。然后在50-120℃下干燥。
实施例5
一种金属表面处理剂，其由与待处理锌基体金属相同的硝酸锌5g/L、以锆离子计为6g/L的氧化锆和13g/L的氧化钛、具有环己烷结构的聚异氰酸酯质量含量为15％、水系阳离子丙烯酸树脂质量含量为15％及N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷质量含量为3％。获得的金属表面处理剂的pH值为4-6。
本实施例的金属表面处理剂的溶剂使用现常规溶剂，优选使用纯水，形成金属表面处理剂溶液，在实际的使用中，金属表面处理剂溶液的浓度没有限制，根据需要进行选择即可。
将金属表面处理剂溶液涂于金属基体表面的方法没有特别限定，现技术所有使用的方法均可以使用。然后在50-120℃下干燥。
实施例6
一种金属表面处理剂，其由与待处理铁基体金属相同的硝酸铁5g/L、以锆离子计为6g/L的氧化锆和15g/L的氧化钛、具有环己烷结构的聚异氰酸酯质量含量为15％、水系阳离子丙烯酸树脂质量含量为18％及N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷质量含量为3％。获得的金属表面处理剂的pH值为4-6。
本实施例的金属表面处理剂的溶剂使用现常规溶剂，优选使用纯水，形成金属表面处理剂溶液，在实际的使用中，金属表面处理剂溶液的浓度没有限制，根据需要进行选择即可。
将金属表面处理剂溶液涂于金属基体表面的方法没有特别限定，现技术所有使用的方法均可以使用。然后在50-120℃下干燥。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。
Claims (8)
1.一种金属表面处理剂，其特征在于，其由(A)与待处理金属基体相同的金属硝酸盐或金属亚硝酸盐、(B)以锆离子计为5-20g/L的锆化物和/或5-20g/L的钛化物、(C)具有环己烷结构的聚异氰酸酯、(D)水系阳离子丙烯酸树脂及(E)含有氨基的硅烷偶联剂。
2.根据权利要求1所述的金属表面处理剂，其特征在于，所述待处理金属基体为铝基体、铝合金基体、锌基体、锌合金基体、铁基体或铁合金基体中的一种。
3.根据权利要求1所述的金属表面处理剂，其特征在于，锆化物为氧化锆、硝酸锆、亚硝酸锆或磺酸锆中的一种，钛化物为氧化钛、硝酸钛、亚硝酸钛或磺酸钛中的一种，若锆化物与钛化物在同时存在时，使用相同酸根。
4.根据权利要求1所述的金属表面处理剂，其特征在于，所述(A)成分和所述(B)成分质量比为0.2-1。
5.根据权利要求1所述的金属表面处理剂，其特征在于，当锆化物与钛化物同时使用时，锆化物与钛化物的质量比为0.3-0.5。
6.根据权利要求1所述的金属表面处理剂，其特征在于，所述(C)成分与(D)成分的质量比为0.5-1。
7.根据权利要求6所述的金属表面处理剂，其特征在于，所述(C)成分和(D)成分与(E)成分的质量比为5-8。
8.根据权利要求1所述的金属表面处理剂，其特征在于，所述(E)成分为3-氨基丙基三乙氧基硅烷或N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种。
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