CN117051390A - 一种可直接喷涂的四合一无磷处理液及制备方法和应用 - Google Patents

一种可直接喷涂的四合一无磷处理液及制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可直接喷涂的四合一无磷处理液,以重量百分比计,由以下成分制成:偏钛酸18‑22%,碳酸镁4‑6%,氟化锆3‑5%,柠檬酸镁2‑3%,硼化钛1‑2%,丁二酸9‑12%,烷氧基聚乙烯氢氧基乙醇10‑15%,余量为水。该四合一无磷处理液除油、除锈、钝化防锈效果好、不含磷、水洗无返锈、与涂料配套性能好。

Description

一种可直接喷涂的四合一无磷处理液及制备方法和应用
技术领域
本发明涉及金属表面处理技术领域,具体涉及一种可直接喷涂的四合一无磷处理液及制备方法和应用。
背景技术
钢铁表面在进行涂漆、喷塑或电镀之前,都要对钢铁表面进行磷化、钝化的预处理,以提高钢铁表面的防锈性和附和力。目前,磷酸盐转化膜处理广泛应用于汽车、轮船、机械制造航空航天及家用电器等产品上。
金属表面处理工艺繁多,各种小零部件和大件部分位置处理起来麻烦,金属表面处理行业里也开始针对这类情况研究一种简单、方便、快捷、实用的处理液,开始有除锈-磷化二合一处理液到现在的四合一处理液,但四合一处理液的效果不太理想。
中国专利CN202211527753.9公开了一种除油、除锈、钝化、磷化四合一处理液及其制备方法,所述除油、除锈、钝化、磷化四合一处理液按重量分数计,包括以下组分:磷酸55-90份,氧化锌15-30份,硝酸锌60-100份,氧化镁15-30份,酒石酸5-20份,重铬酸钾5-20份,钼酸铵5-20份,烷基苯磺酸钠20-45份,氧化钙15-30份,水30-70份。该处理液主要用于处理各种金属材质表面的油污、锈蚀、氧化皮并在表面形成一种磷化-钝化膜,制备的四合一磷化液具有无毒、无刺激性、对环境无污染、易生物降解、省电省工省时等应用特点,是一种环保型产品。中国专利CN201510013243.3公开了一种高压输电线路铁塔的四合一化学处理试剂,包括按重量份数构成水溶液的组分如下:磷酸:110~180份、氧化锌:30~50份、氧化镁:15~30份、硝酸锌:150~170份、磷酸二氢铬:0.2~0.4份、酒石酸:5~10份、烷基磺酸钠:1~2份、钼酸铵:0.8~1.2份。该将原有高压输电线路铁塔的除油、除锈、磷化、钝化工作一次完成,大大节省了劳动强度,特别是为高空作业带来了极大的方便,本发明的配方合理,工艺操作适用,提高了工作效率,且效果良好,同时大大减少了各种清洗试剂对周围土壤的侵蚀,节省了材料成本及劳力成本。该专利中磷酸二氢铬的使用面窄,采购不方便且成本高昂。中国专利CN201611057152.0提供一种四合一处理液配方及处理方法,酸洗液配方为浓硫酸30 100毫升、硫脲2 10毫升、烷基磺酸钠10 50毫升;磷化液配方为磷酸30 80克、氧化锌10 30克、硝酸锌100 300克、磷酸二氢铬0.5 2克、酒石酸2 10克、烷基磺酸钠10 40毫升、OP乳化剂10 30毫升。分别将酸洗液和磷化液加水稀释,先用酸洗液浸泡制品,后用磷化液浸泡金属制品,最后用清水洗涤、晾干即可。
以上除油、除锈、磷化、钝化四合一处理液具有含大量磷酸、水洗返锈、与涂料匹配性能差等诸多缺点,很难应用于高质量涂装场所。
中国专利CN201210257927.4公开了一种只需10-20min就可以完成除油、除锈、磷化、钝化的“四合一”综合处理剂,技术方案是:综合处理剂由氧化锌、磷酸二氢锌、硫脲、钼酸钠、氯酸钾、三乙醇胺、OP-10、柠檬酸和水构成。其优越性:研制的综合处理液适用于钢铁表面涂装前处理,室温下使钢铁工件表面涂油、除锈、磷化、钝化一步完成,用后不产生沉渣,可循环使用,节省工时,节约电源。处理液具有高效节能、适应性强等特点,适合于局部和户外大型部件得处理,也可作短期存放的防锈处理。本综合处理液不含亚硝酸盐,铬酸盐,铅盐等有害物质,不污染环境。该专利含磷及锌、钼等重金属元素,不符合环保发展理念和政策,属于传统型四合一技术。
发明内容
本发明提供一种可直接喷涂的四合一无磷处理液及制备方法和应用,该可直接喷涂的四合一无磷处理液除油、除锈、钝化防锈效果好、不含磷、水洗无返锈、与涂料配套性能好。
本发明可直接喷涂的四合一无磷处理液,以重量百分比计,由以下成分制成:
偏钛酸 18-22%,
碳酸镁 4-6%,
氟化锆 3-5%,
柠檬酸镁 2-3%,
硼化钛 1-2%,
丁二酸 9-12%,
烷氧基聚乙烯氢氧基乙醇 10-15%,
水 余量。
所述碳酸镁和柠檬酸镁的重量比例为(2-3):1,该比例过小,也就是碳酸镁的用量偏少,中性盐雾试验时间下降,该比例过大,也就是碳酸镁的用量偏大,会引起涂层不均匀,造成涂层瑕疵。
所述的烷氧基聚乙烯氢氧基乙醇性能指标如下:碳原子:C11-C15,类型:Type 15-S-7,分子量508g/mol,CMC:38 ppm,HLB:12.1。用量过小,脱脂除油效力差;用量过大,引起涂层附着力变差。
所述的水为纯净水。
本发明可直接喷涂的四合一无磷处理液的制备方法包括如下步骤:
依次包括如下步骤:称取水于容器中,开启搅拌,加入偏钛酸、碳酸镁,待反应完全后依次加入氟化锆、柠檬酸镁、硼化钛、丁二酸、烷氧基聚乙烯氢氧基乙醇,搅拌2-3小时,即可得新型四合一无磷处理液。
本发明可直接喷涂的四合一无磷处理液的使用方法如下:
将带油带锈工件浸渍四合一无磷处理液原液中5-15分钟取出,或使用毛刷刷涂带油带锈工件,直至油污和锈渍除尽为止,烘干即可。
本发明烷氧基聚乙烯氢氧基乙醇有乳化脱脂功能,丁二酸有除锈剥离功能,两者复配对除油除锈有事半功倍的效果;偏钛酸、碳酸镁是成膜主剂,柠檬酸镁使成膜更加均匀致密,氟化锆填充膜层孔隙,硼化钛是成膜催化剂。
本发明的有益效果如下:
本发明可直接喷涂的四合一无磷处理液除油、除锈、钝化防锈效果好、不含磷、水洗无返锈、与涂料配套性能好。
实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
实施例、对比例中烷氧基聚乙烯氢氧基乙醇的牌号及生产厂家为:陶氏化学,MDL编号:MFCD00132411。
表1为实施例1-5的配方,表2为对比例1-6的配方,表3为对比例7-10的配方,具体如下:
表1(配制1公斤)
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
偏钛酸 180g 190g 200g 210g 220g
碳酸镁 40g 45g 50g 55g 60g
氟化锆 30g 35g 40g 45g 50g
柠檬酸镁 20g 24g 25g 28g 30g
硼化钛 10g 12g 15g 18g 20g
丁二酸 90g 95g 105g 110g 120g
烷氧基聚乙烯氢氧基乙醇 100g 120g 130g 140g 150g
纯水 余量 余量 余量 余量 余量
表2(配制1公斤)
对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5 对比例6
偏钛酸 180g 190g 200g 210g 220g 220g
碳酸镁 - 45g 50g 55g 60g 60g
氟化锆 30g - 40g 45g 50g 50g
柠檬酸镁 20g 24g - 28g 30g 30g
硼化钛 10g 12g 15g - 20g 20g
丁二酸 90g 95g 105g 110g - 120g
烷氧基聚乙烯氢氧基乙醇 100g 120g 130g 140g 150g -
纯水 余量 余量 余量 余量 余量 余量
表3(配制1公斤)
对比例7 对比例8 对比例9
偏钛酸 180g 180g 180g
碳酸镁 0 60 g 20g
氟化锆 30g 30g 30g
柠檬酸镁 60g 0 40g
硼化钛 10g 10g 10g
丁二酸 90g 90g 90g
烷氧基聚乙烯氢氧基乙醇 100g 100g 100g
纯水 余量 余量 余量
表3中对比例7在实施例1的基础上将碳酸镁去掉,柠檬酸镁的用量为实施例1中碳酸镁和柠檬酸镁的总用量,其他同实施例1;对比例8在实施例1的基础上将柠檬酸镁去掉,碳酸镁的用量为实施例1中碳酸镁和柠檬酸镁的总用量,其他同实施例1;对比例9在实施例1的基础上将碳酸镁的用量与柠檬酸镁的用量交换,其他同实施例1。
以上实施例、对比例制备方法如下:称取纯水于烧杯中,开启实验室高速搅拌机,加入偏钛酸、碳酸镁,待反应完全后依次加入氟化锆、柠檬酸镁、硼化钛、丁二酸、烷氧基聚乙烯氢氧基乙醇,搅拌2小时。即可得新型四合一无磷处理液。
以上实施例、对比例可直接喷涂的四合一无磷处理液的使用方法如下:
将带油带锈工件浸渍四合一无磷处理液原液中10分钟取出,直至油污和锈渍除尽为止,烘干即可。
实施例1-5测试效果见表4,对比例1-6效果测试见表5,对比例7-10效果测试见表6。
表4
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
除油能力 44#达因笔无收缩 44#达因笔无收缩 44#达因笔无收缩 44#达因笔无收缩 44#达因笔无收缩
清洗前人工油污量 2000mg/㎡ 2000mg/㎡ 2000mg/㎡ 2000mg/㎡ 2000mg/㎡
清洗后人工油污量 3mg/㎡ 3mg/㎡ 2mg/㎡ 4mg/㎡ 3mg/㎡
除锈能力 均匀红色铜膜 均匀红色铜膜 均匀红色铜膜 均匀红色铜膜 均匀红色铜膜
除锈前氧化皮厚度 100微米 100微米 100微米 100微米 100微米
除锈后氧化皮厚度 0 0 0 0 0
中性盐雾试验 4h 5h 5h 5h 6h
磷含量 0mg/l 0mg/l 0mg/l 0mg/l 0mg/l
电泳配套性能 膜层光滑无瑕疵,附着力0级,抗冲击性能50kg·cm 膜层光滑无瑕疵,附着力0级,抗冲击性能50kg·cm 膜层光滑无瑕疵,附着力0级,抗冲击性能50kg·cm 膜层光滑无瑕疵,附着力0级,抗冲击性能50kg·cm 膜层光滑无瑕疵,附着力0级,抗冲击性能50kg·cm
粉末配套性能 膜层光滑无瑕疵,附着力0级,抗冲击性能30kg·cm 膜层光滑无瑕疵,附着力0级,抗冲击性能30kg·cm 膜层光滑无瑕疵,附着力0级,抗冲击性能30kg·cm 膜层光滑无瑕疵,附着力0级,抗冲击性能30kg·cm 膜层光滑无瑕疵,附着力0级,抗冲击性能30kg·cm
表5
对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5 对比例6
除油能力 44#达因笔无收缩 44#达因笔无收缩 44#达因笔无收缩 44#达因笔无收缩 44#达因笔无收缩 44#达因笔收缩
清洗前人工油污量 2000mg/㎡ 2000mg/㎡ 2000mg/㎡ 2000mg/㎡ 2000mg/㎡ 2000mg/㎡
清洗后人工油污量 16mg/㎡ 13mg/㎡ 12mg/㎡ 14mg/㎡ 13mg/㎡ 13mg/㎡
除锈能力 均匀红色铜膜 均匀红色铜膜 均匀红色铜膜 均匀红色铜膜 少量红色铜膜 少量红色铜膜
除锈前氧化皮厚度 100微米 100微米 100微米 100微米 100微米 100微米
除锈后氧化皮厚度 0 0 0 0 0 0
中性盐雾试验 0.1h 0.5h 2h 0.2h 0.2h 0.2h
磷含量 0mg/l 0mg/l 0mg/l 0mg/l 0mg/l 0mg/l
电泳配套性能 膜层光滑无瑕疵,附着力2级,抗冲击性能20kg·cm 膜层光滑无瑕疵,附着力1级,抗冲击性能30kg·cm 膜层光滑无瑕疵,附着力1级,抗冲击性能40kg·cm 膜层光滑无瑕疵,附着力2级,抗冲击性能30kg·cm 膜层不光滑有纹路,附着力3级,抗冲击性能5kg·cm 膜层不光滑有缩孔,附着力3级,抗冲击性能5kg·cm
粉末配套性能 膜层光滑无瑕疵,附着力2级,抗冲击性能10kg·cm 膜层光滑无瑕疵,附着力0级,抗冲击性能20kg·cm 膜层光滑无瑕疵,附着力0级,抗冲击性能20kg·cm 膜层光滑无瑕疵,附着力0级,抗冲击性能10kg·cm 膜层不光滑有纹路,附着力3级,抗冲击性能5kg·cm 膜层不光滑有缩孔,附着力3级,抗冲击性能5kg·cm
表6
对比例7 对比例8 对比例9
除油能力 44#达因笔无收缩 44#达因笔无收缩 44#达因笔无收缩
清洗前人工油污量 2000mg/㎡ 2000mg/㎡ 2000mg/㎡
清洗后人工油污量 17mg/㎡ 18mg/㎡ 15mg/㎡
除锈能力 均匀红色铜膜 均匀红色铜膜 均匀红色铜膜
除锈前氧化皮厚度 100微米 100微米 100微米
除锈后氧化皮厚度 0 0 0
中性盐雾试验 0.2h 0.3h 0.5h
磷含量 0mg/l 0mg/l 0mg/l
电泳配套性能 膜层光滑无瑕疵,附着力2级,抗冲击性能30kg·cm 膜层光滑无瑕疵,附着力2级,抗冲击性能30kg·cm 膜层光滑无瑕疵,附着力2级,抗冲击性能30kg·cm
粉末配套性能 膜层光滑无瑕疵,附着力2级,抗冲击性能10kg·cm 膜层光滑无瑕疵,附着力2级,抗冲击性能10kg·cm 膜层光滑无瑕疵,附着力2级,抗冲击性能10kg·cm
从表4实施例1和表6对比例7、8的测试结果可以看出,本发明配方中碳酸镁和柠檬酸镁具有协同作用。
表中各项测试方法如下:
1、除油能力测试方法:将四合一无磷处理液刷涂于重油污重锈蚀热轧板上,30分钟后用清水冲洗干净,待完全自然晾干,用44#达因墨水检测,划线无收缩,表明除油彻底;
2、除锈能力测试方法:将四合一无磷处理液刷涂于重油污重锈蚀热轧板上,30分钟后用清水冲洗干净,待完全自然晾干,热轧试片浸没于10%硫酸铜溶液中,形成均匀红色铜膜,表明除氧化皮彻底;
3、中性盐雾试验测试方法:将四合一无磷处理液刷涂于重油污重锈蚀热轧板上,30分钟后用清水冲洗干净,待完全自然晾干,置于中性盐雾试验箱中4小时,无锈蚀,表明无磷转化膜耐蚀性好。GB/T 10125-2012 人造气氛腐蚀试验;
4、磷含量:总磷测试仪测试;
5、附着力:划格试验法 GB/T 9286 -1998《色漆和清漆 漆膜的划格试验》;
6、抗冲击性:冲击试验仪 GB/T 1732-1993《漆膜耐冲击性测定法》。

Claims (6)

1.一种可直接喷涂的四合一无磷处理液,以重量百分比计,由以下成分制成:偏钛酸18-22%,碳酸镁4-6%,氟化锆3-5%,柠檬酸镁2-3%,硼化钛1-2%,丁二酸9-12%,烷氧基聚乙烯氢氧基乙醇10-15%,余量为水。
2.根据权利要求1所述的四合一无磷处理液,其特征在于,所述碳酸镁和柠檬酸镁的重量比例为(2-3):1。
3.根据权利要求1或2所述的四合一无磷处理液,其特征在于,所述的烷氧基聚乙烯氢氧基乙醇性能指标如下:碳原子:C11-C15,类型:Type 15-S-7。
4.根据权利要求1或2所述的四合一无磷处理液,其特征在于,所述的水为纯净水。
5.根据权利要求1所述四合一无磷处理液的制备方法,其特征在于,依次包括如下步骤:称取水于容器中,开启搅拌,加入偏钛酸、碳酸镁,待反应完全后依次加入氟化锆、柠檬酸镁、硼化钛、丁二酸、烷氧基聚乙烯氢氧基乙醇,搅拌2-3小时,即可得新型四合一无磷处理液。
6.根据权利要求1所述四合一无磷处理液的使用方法,其特征在于,依次包括如下步骤:将带油带锈工件浸渍四合一无磷处理液原液中5-15分钟取出,或使用毛刷刷涂带油带锈工件,直至油污和锈渍除尽为止,烘干。
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