專利名稱：用于金屬表面磷化替代處理劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬表面處理技術(shù)，具體是一種用于金屬表面磷化替代處理劑及其制 備方法。
背景技術(shù)：
隨著人們對環(huán)境保護(hù)的越來越重視，環(huán)保涂裝取代傳統(tǒng)涂裝已經(jīng)成為了一種趨勢 和發(fā)展方向，而且這個發(fā)展速度正隨著中國家電行業(yè)的日漸成熟而越來越快。近一兩年，國 內(nèi)家電企業(yè)環(huán)保意識普遍增強(qiáng)，對環(huán)保涂裝前處理工藝的接受度大大提高。一直以來，家電 產(chǎn)品的部分工件對防腐處理有著較高的要求，目前比較普遍的解決方案是在金屬涂裝前處 理工藝中，使用一種化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)形成磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜(這個過程簡稱磷化，所形 成的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜稱之為磷化膜)，它和后道涂裝一起保護(hù)家電等金屬制品保證10年或以 上的時間內(nèi)不發(fā)生銹穿等問題。盡管磷化的抗腐蝕等性能非常優(yōu)異，但是它同時也產(chǎn)生諸多問題，比如能耗高、污 染較嚴(yán)重、含有害重金屬、廢水處理較困難、容易在管壁及管道內(nèi)結(jié)渣等一系列問題。隨著 科技的不斷進(jìn)步和環(huán)保要求的不斷提高，更環(huán)保的金屬表面前處理工藝正在全球范圍內(nèi)發(fā) 展起來，目前這方面的研究工作集中在無毒環(huán)保磷化和完全摒棄含磷配方的全新工藝兩個 方面。過去60年間，鋅和鎳兩種金屬離子是磷化的核心，日益嚴(yán)格的環(huán)境政策以及不斷 提高的鎳和鋅原材料價格，成為開發(fā)合適的替代品的驅(qū)動因素。人們首先對納米顆粒、鋯、 鈦、聚合物以及其他金屬離子的單體及相互之間的合成物進(jìn)行評估，最后決定開發(fā)替代磷 化的新轉(zhuǎn)化膜，這種替代品應(yīng)該不含磷酸鹽及其他傳統(tǒng)的重金屬離子或受RoHS等規(guī)定限 制的金屬離子，各處理工藝所含離子濃度都少于當(dāng)前的磷酸鋅工藝，從而節(jié)約能源和水，滿 足當(dāng)今前處理行業(yè)的性能要求，膜重量不超過傳統(tǒng)的磷酸鋅膜，范圍在20 200mg/m2。上世紀(jì)90年代，國外環(huán)保型涂裝前處理工藝逐漸成為業(yè)內(nèi)研究的熱點(diǎn)。由于磷化 處理工藝中毒性較大、污染比較嚴(yán)重的主要是亞硝酸鹽，重金屬Ni2+、Cr6+、Mn2+等離子。 所以，該領(lǐng)域的研究也主要集中在為這些物質(zhì)尋找替代品上，主要分為無亞硝酸鹽磷化和 無鎳磷化。硅烷技術(shù)作為一種較為成熟的新型金屬表面前處理應(yīng)用技術(shù)，克服了鋅系磷化過 程中那些無法克服的先天不足，經(jīng)過多年發(fā)展，現(xiàn)已具有較高的工業(yè)化應(yīng)用水平，能夠滿足 汽車、家電等行業(yè)的使用要求。硅烷技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)硅烷能與金屬基材間形成牢固的共 價鍵，增強(qiáng)金屬基材與涂層間的結(jié)合力和耐腐蝕性；簡便的硅烷使用工藝，原有磷化工藝可 直接改造成硅烷處理工藝，只需將表調(diào)槽換成水洗槽或空置即可；室溫工作，成膜迅速，節(jié) 能增效；基本無渣，無重金屬，無磷，維護(hù)及廢水處理簡便；單耗低，綜合處理成本下降；可 與各種后道處理方式配套，比如噴粉、電泳、噴漆等。目前所知的其他磷化替代工藝的研究還有日本株式會社放電精密加工研究所遠(yuǎn) 藤康彥、酒井富男發(fā)明的無鉻金屬表面處理劑；日本油漆株式會社島倉俊明等人發(fā)明的非鉻酸鹽金屬表面處理劑；日本株式會社日礦材料大內(nèi)高志等人發(fā)明的金屬表面處理劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種可以在各種不同合金表面上，尤其在冷軋 鋼表面上制備高耐蝕耐磨復(fù)合納米多元硅烷膜的最佳成膜條件的金屬表面磷化替代處理 劑及其制備方法，用于工業(yè)規(guī)?；饘俦砻嫣幚硇袠I(yè)的硅烷技術(shù)。本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種金屬表面磷化替代處理劑及其制備方法，其特征在于所述磷化替代處理劑 由以下成份組成y-APS1-3 份；無水乙醇18-30份；氟鋯酸5-10份；去離子水50-90份。所述由上述成份組成的磷化替代處理劑為硅烷和納米陶瓷復(fù)合膜。在所述由Y-APS、無水乙醇、氟鋯酸、去離子水組成的硅烷和納米陶瓷復(fù)合膜用于 金屬表面預(yù)處理的制備方法，包括以下步驟熱水洗一預(yù)脫脂一第一步水洗一第二步水洗一第三步水洗一無磷轉(zhuǎn)化一水洗直 排一第四步水洗一第五步水洗一完成。所述按照上述步驟在冷軋鋼表面形成硅烷和納米陶瓷復(fù)合膜過程中，水解溫度為 30°C、水解時間為8小時、水解溶液pH值為12，水解溶液組成的體積比y-APS 無水乙 醇氟鋯酸去離子水=3 22 8 67，浸涂時間15分鐘、浸涂溫度為30°C、固化溫度 120°C、固化時間15分鐘。所述熱水洗采用常溫清洗。所述各水洗步驟保持連續(xù)溢流以避免污染。所述水洗直排中保持連續(xù)溢流，控制電導(dǎo)率在25uS/cm以下。形成硅烷和納米陶瓷復(fù)合膜的冷軋鋼對3. 50% NaCl溶液具有了很好的耐蝕性 能。本發(fā)明具有的有益效果是硅烷和納米陶瓷復(fù)合膜在冷扎鋼板等金屬表面成膜后， 自然干燥后48小時內(nèi)不會發(fā)生銹蝕現(xiàn)象，滿足生產(chǎn)中工序中對耐腐蝕性的要求，同時復(fù) 合硅烷膜與聚酯類涂料涂層結(jié)合力良好，附著力百格試驗(yàn)達(dá)到1級，綜合耐沖擊能力達(dá)到 50CM/KG，抗彎折小于1mm，耐鹽霧試驗(yàn)大于等于500小時。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。一種金屬表面磷化替代處理劑及其制備方法，其中磷化替代處理劑由以下成份組 成y -APS1-3 份；無水乙醇18-30份；
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氟鋯酸5_10份；去離子水50-90份；
通過上述成份組成的磷化替代處理劑為硅烷和納米陶瓷復(fù)合膜。由Y-APS、無水乙醇、氟鋯酸、去離子水組成的硅烷和納米陶瓷復(fù)合膜用于金屬 表面預(yù)處理的制備方法，包括以下步驟熱水洗一預(yù)脫脂一第一步水洗一第二步水洗一第 三步水洗一無磷轉(zhuǎn)化一水洗直排一第四步水洗一第五步水洗完成，其中熱水洗采用常溫清 洗，各水洗步驟保持連續(xù)溢流以避免污染，水洗直排中保持連續(xù)溢流，控制電導(dǎo)率在25us/ cm以下。并且按照上述步驟在冷軋鋼表面形成硅烷和納米陶瓷復(fù)合膜，其水解溫度為 30°C、水解時間為8小時、水解溶液pH值為12，水解溶液組成的體積比Y-APS 無水乙 醇氟鋯酸去離子水=3 22 8 67，浸涂時間15分鐘、浸涂溫度為30°C、固化溫度 120°C、固化時間15分鐘才可實(shí)現(xiàn)。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變 化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其 等效物界定。
權(quán)利要求
一種金屬表面磷化替代處理劑及其制備方法，其特征在于所述磷化替代處理劑由以下成份組成γ-APS 1-3份；無水乙醇 18-30份；氟鋯酸 5-10份；去離子水 50-90份；通過上述成份組成的磷化替代處理劑為硅烷和納米陶瓷復(fù)合膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬表面磷化替代處理劑及其制備方法，其特征在于所述由 Y-APS、無水乙醇、氟鋯酸、去離子水組成的硅烷和納米陶瓷復(fù)合膜用于金屬表面預(yù)處理的 制備方法，包括以下步驟熱水洗一預(yù)脫脂一第一步水洗一第二步水洗一第三步水洗一無磷轉(zhuǎn)化一水洗直排一 第四步水洗一第五步水洗一完成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述金屬表面磷化替代處理劑及其制備方法，其特征在于所述熱 水洗采用常溫清洗。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述金屬表面磷化替代處理劑及其制備方法，其特征在于所述各 水洗步驟保持連續(xù)溢流以避免污染。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述金屬表面磷化替代處理劑及其制備方法，其特征在于所述水 洗直排中保持連續(xù)溢流，控制電導(dǎo)率在25uS/cm以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述金屬表面磷化替代處理劑及其制備方法，其特征在于所述按 照上述步驟在冷軋鋼表面形成硅烷和納米陶瓷復(fù)合膜過程中，水解溫度為30°C、水解時間 為8小時、水解溶液pH值為12，水解溶液組成的體積比Y-APS 無水乙醇氟鋯酸去離 子水=3 22 8 67，浸涂時間15分鐘、浸涂溫度為30°C、固化溫度120°C、固化時間 15分鐘。
全文摘要
一種金屬表面磷化替代處理劑及其制備方法，涉及金屬表面處理技術(shù)，其中磷化替代處理劑由以下成份組成γ-APS、無水乙醇、氟鋯酸、去離子水，通過上述成份組成的磷化替代處理劑為硅烷和納米陶瓷復(fù)合膜，由上述成份組成的硅烷和納米陶瓷復(fù)合膜用于金屬表面預(yù)處理的制備方法，包括以下步驟熱水洗→預(yù)脫脂→第一步水洗→第二步水洗→第三步水洗→無磷轉(zhuǎn)化→水洗直排→第四步水洗→第五步水洗→完成。有益效果是硅烷和納米陶瓷復(fù)合膜在冷扎鋼板等金屬表面成膜后，自然干燥后48小時內(nèi)不會發(fā)生銹蝕現(xiàn)象，滿足生產(chǎn)中工序中對耐腐蝕性的要求，同時復(fù)合硅烷膜與聚酯類涂料涂層結(jié)合力良好，附著力百格試驗(yàn)達(dá)到1級，綜合耐沖擊能力達(dá)到50cm/kg，抗彎折小于1mm，耐鹽霧試驗(yàn)大于等于500小時。
文檔編號C23C22/34GK101838803SQ20101018109
公開日2010年9月22日 申請日期2010年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月20日
發(fā)明者劉文來, 徐華忠, 涂鵬, 牛運(yùn)峰, 王松齡, 童學(xué)寶, 魯?shù)罉s, 龔健民 申請人:安徽未來表面技術(shù)有限公司