一種鑄鐵表面防腐處理劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鑄鐵表面防腐處理劑，由氟化鈦、硝酸鋯、氟化鋯、氨基硅烷、1，2-二（三乙氧基甲硅烷基）乙烷和二（三乙氧基甲硅烷基）己烷組成，所述處理劑中還包括有10-50ppm的游離氟離子，且處理劑的PF值為3.2-4.5。
【專利說明】一種鑄鐵表面防腐處理劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬表面處理領(lǐng)域，具體是指一種鑄鐵材料表面防腐處理用處理劑。【背景技術(shù)】
[0002]為了提高金屬表面的耐腐蝕性，通常會使用鉻酸鹽處理金屬表面或使用磷酸鹽處理金屬表面。但是在采用鉻酸鹽或磷酸鹽進行金屬表面處理過程中的廢水等對環(huán)境及勞動者的身體有嚴重的損害，隨著世界對環(huán)境的保護意識的增強，現(xiàn)使用鉻酸鹽或磷酸鹽受到的嚴格的限制。
[0003]雖然磷酸鹽進行金屬表面處理過程中，對勞動者的傷害較小，但是在后序的廢水中富磷化問題嚴重，以及在使用磷酸鹽的工藝中也不可避免的使用含鉻鹽，因此，現(xiàn)許多國家都禁止使用鉻酸鹽或磷酸鹽為金屬表面處理劑。
[0004] 現(xiàn)能夠替代鉻酸鹽或磷酸鹽的無鉻金屬表面處理劑基本上使用的都是鋯類金屬表面處理劑、鈦類金屬表面處理劑或鋯-鈦類表面處理劑。這類處理劑一般是用鹵素替代磷酸根，其中特別是氟離子在無鉻金屬表面處理劑中的成膜過程或成膜后同基體的結(jié)合相對最緊固。
[0005]但是，現(xiàn)技術(shù)中的所有無鉻酸鹽金屬表面處理或磷酸鹽金屬表面處理，依然無法同使用鉻酸鹽或磷酸鹽金屬表面處理的效果比，而且在耐腐蝕性方面也有差別，并且后序的涂膜附著性也有差距。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種鑄鐵表面防腐處理劑，通過本金屬表面處理劑能夠在待處理基體上形成覆膜，該覆膜的性能基本上接近由鉻酸鹽或磷酸鹽對金屬表面的處理效果，并且對后序的涂膜附著性也較大的提高。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]一種鑄鐵表面防腐處理劑，由氟化鈦、硝酸鋯、氟化鋯、氨基硅烷、1，2-二 (三乙氧基甲硅烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲硅烷基)己烷組成；氟化鈦、硝酸鋯和氟化鋯以金屬元素換算占處理劑總量的110-140ppm或550-650ppm，其中，氟化鈦與硝酸鋯和氟化鋯的金屬元素原子的比為1:1-1:3，硝酸鋯和氟化鋯的金屬元素原子的比為2:5 ;氨基硅烷與1，2_ 二(三乙氧基甲硅烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲硅烷基)己烷以摩爾比為17:3-9:1，其中，1，
2-二 (三乙氧基甲硅烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲硅烷基)己烷的摩爾比為1:1 ;所述處理劑中還包括有10-50ppm的游離氟離子，且處理劑的PF值為3.2-4.5。
[0009]所述的氛基硅烷包括有3_氛基丙基二甲氧基硅烷、3_氛基丙基二乙氧基硅烷、3_氣基丙基甲基二乙氧基硅烷、N-苯基-3-氣基丙基二甲氧基硅烷、N-( 2-氣基乙基)-3-氣基丙基二甲氧基硅烷或N- (2-氛基乙基)-3-氛基丙基二乙氧基硅烷一種或多種組合。
[0010]所述處理劑中含有選自鈣化合物、鎂化合物或鍶化合物中的至少一種，其中鈣化合物濃度為30-50ppm，鎂化合物或鍶化合物的濃度為30-100ppm。[0011]所述處理劑中含有硝酸根，100-30000ppm。
[0012]所述金屬表面處理劑中包含有水溶性或水分散性有機樹脂，以固體成份濃度計50_1000ppm。
[0013]所述金屬表面處理劑中進一步包含有選自硝酸、硫酸、磷酸及它們的鹽，其以固體成份濃度計量為50-10000ppm。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
[0015]本發(fā)明的技術(shù)方案通過對含鈦化合物及含鋯化合物的使用比例，提高了在待處理金屬表面的覆膜效果及后工序的涂膜附著性，并且通過對氨基硅烷與1，2_ 二(三乙氧基甲娃烷基)乙燒和二(二乙氧基甲娃烷基)己燒的組成比，提聞了覆I旲的耐腐蝕性能。
【具體實施方式】 [0016]以下通過實施例來詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案，應(yīng)當(dāng)理解的是，以下的實施例僅是示例性的，僅能用來解釋和說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能解釋為是對本發(fā)明技術(shù)方案的限制。
[0017]在本發(fā)明中，鈦化物和鋯化物是用于在金屬材料表面上形成含有鈦和鋯的化學(xué)轉(zhuǎn)換覆膜的物質(zhì)，雖然這兩類化合物在金屬表面處理中屬于常用材料，但一直無法達到最佳效果，而且，這兩類化合物的組成或配比的不同，在金屬表面的覆膜的性能及特性也均不相同。在本發(fā)明中，選用的是氟化鈦、硝酸鋯和氟化鋯三種化合物，氟化鈦、硝酸鋯和氟化鋯以金屬元素換算占處理劑總量的110-140ppm或550-650ppm，其中，氟化鈦與硝酸鋯和氟化鋯的金屬元素原子的比為1:1-1:3，硝酸鋯和氟化鋯的金屬元素原子的比為2:5。
[0018]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，當(dāng)氟化鈦與硝酸鋯和氟化鋯的金屬元素原子的比為1:1時，氟化鈦、硝酸鋯和氟化鋯以金屬元素換算占處理劑總量的550-650ppm為本發(fā)明的優(yōu)選方案；當(dāng)氟化鈦與硝酸鋯和氟化鋯的金屬元素原子的比為1:3時,氟化鈦、硝酸鋯和氟化鋯以金屬兀素換算占處理劑總量的110-140ppm為本發(fā)明的優(yōu)選方案。
[0019]在本發(fā)明中，還包括有10-50ppm的游離氟離子，且處理劑的PF值為3.2-4.5。在處理劑中加入游離氟離子是為了保證處理劑的穩(wěn)定性，但氟離子的濃度不能過高，因為當(dāng)氟離子的濃度過高時，雖然處理劑穩(wěn)定性提高，但析出也減少，鑄鐵材料表面的覆膜減少，減弱防腐性能。
[0020]在處理劑中還含有鈣化合物、鎂化合物及鍶化合物，其主要作用是維持氟離子的穩(wěn)定。
[0021 ] 在本發(fā)明的技術(shù)方案中，氨基硅烷、I，2- 二 (三乙氧基甲硅烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲硅烷基)己烷發(fā)生縮合反應(yīng)，反應(yīng)物在金屬表面的覆膜中用于提高覆膜的耐腐蝕性，以及提聞后處理涂I旲的附著性，其制備方法為使氣基硅烷、I，2- _.(二乙氧基甲娃烷基)乙燒和二(三乙氧基甲硅烷基)己烷在水、醇或酸性水溶液中進行水解而制得。
[0022]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，氨基硅烷包括有3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基二乙氧基硅烷、3-氣基丙基甲基二乙氧基硅烷、N-苯基-3-氣基丙基二甲氧基硅烷、N- (2-氣基乙基)-3-氣基丙基二甲氧基硅烷或N- (2-氣基乙基)-3-氣基丙基二乙氧基硅烷的一種或多種組合。
[0023]氨基硅烷與1，2-二 (三乙氧基甲硅烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲硅烷基)己烷以摩爾比為17:3-9:1，其中，1，2-二 (三乙氧基甲硅烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲硅烷基)己烷以摩爾比為1:1。
[0024]在本發(fā)明的氨基硅烷、I，2- 二 (三乙氧基甲硅烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲硅烷基)己烷的最終縮合物固體成份濃度占處理劑總量的220-280ppm。
[0025]本發(fā)明中的防腐處理方法是將待處理鑄鐵材料為陰極電鍍處理。即將鑄鐵材料同電鍍裝置陰極連接進行電鍍。
[0026]在電鍍后，為了提高處理劑在金屬表面的耐磨性能及與涂膜的附著性，可以加入水溶性或水分散性有機樹脂，在本發(fā)明中，比如，環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂等，其中，環(huán)氧樹脂的耐候性差，對用于室外的金屬表面處理時不選用環(huán)氧樹脂；丙烯酸樹脂的耐候性好，并適用于低溫，可以用于高寒地區(qū)，但該樹脂的硬度較大，脆性大，在進行處理時時間要小于其它樹脂的時間并且覆膜厚度也應(yīng)當(dāng)減小。當(dāng)使用的樹脂有丙烯酸樹脂時，以固體成份計，不應(yīng)當(dāng)超過lOOOppm，以50-300ppm最佳。
[0027]在本發(fā)明中，硝酸根主要起氧化劑作用，并能夠促進覆膜析出及提高鈣化合物、鎂化合物及鍶化合物的溶解作用，以維持鈣化合物、鎂化合物及鍶化合物的濃度穩(wěn)定。
[0028]為了促進覆膜的形成，提高覆膜的耐腐蝕性，在處理劑中可以選用硝酸、硫酸、磷酸等及它們的鹽，一方面還可以調(diào)整處理劑的PH值，本方案的處理劑的PH值為最優(yōu)
3.2-4.5。
[0029]為了提高處理劑的穩(wěn)定性和析出性，可以加入表面活性劑，主要加入陰離子類表面活性劑和/或非離子類表面活性劑。
[0030]實施例一
[0031]一種金屬表面處理劑，由氟化鈦、硝酸鋯、氟化鋯、氨基硅烷、1，2_ 二 (三乙氧基甲硅烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲硅烷基)己烷組成；氟化鈦、硝酸鋯和氟化鋯以金屬元素換算占處理劑總量的110-140ppm，其中，氟化鈦與硝酸鋯和氟化鋯的金屬元素原子的比為1:3，硝酸鋯和氟化鋯的金屬元素原子的比為2:5 ;氨基硅烷與1，2_ 二 (三乙氧基甲硅烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲硅烷基)己烷以摩爾比為17:3，其中，1，2- 二 (三乙氧基甲硅烷基)乙烷和二(三乙氧基甲硅烷基)己烷的摩爾比為1:1 ;所述處理劑中還包括有10-50ppm的游離氟離子，且處理劑的PF值為3.2-4.5。
[0032]實施例二
[0033]一種金屬表面處理劑，由氟化鈦、硝酸鋯、氟化鋯、氨基硅烷、1，2_ 二 (三乙氧基甲硅烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲硅烷基)己烷組成；氟化鈦、硝酸鋯和氟化鋯以金屬元素換算占處理劑總量的550-650ppm，其中，氟化鈦與硝酸鋯和氟化鋯的金屬元素原子的比為1:1，硝酸鋯和氟化鋯的金屬元素原子的比為2:5 ;氨基硅烷與1，2_ 二 (三乙氧基甲硅烷基)乙烷和二(三乙氧基甲硅烷基)己烷以摩爾比為9:1，其中，1，2_ 二(三乙氧基甲硅烷基)乙烷和二(三乙氧基甲硅烷基)己烷的摩爾比為1:1 ;所述處理劑中還包括有10-50ppm的游離氟離子，且處理劑的PF值為3.2-4.5。
【權(quán)利要求】
1.一種鑄鐵表面防腐處理劑，其特征在于:由氟化鈦、硝酸鋯、氟化鋯、氨基硅烷、1，2-二(三乙氧基甲硅烷基)乙烷和二(三乙氧基甲硅烷基)己烷組成；氟化鈦、硝酸鋯和氟化鋯以金屬元素換算占處理劑總量的110-140ppm或550-650ppm，其中，氟化鈦與硝酸鋯和氟化鋯的金屬元素原子的比為1:1-1:3，硝酸鋯和氟化鋯的金屬元素原子的比為2:5 ;氨基硅烷與1，2-二 (三乙氧基甲硅烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲硅烷基)己烷以摩爾比為17:3-9:1，其中，1，2_ 二(三乙氧基甲硅烷基)乙烷和二(三乙氧基甲硅烷基)己烷的摩爾比為1:1 ;所述處理劑中還包括有10-50ppm的游離氟離子，且處理劑的PF值為3.2-4.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄鐵表面防腐處理劑，其特征在于:所述的氨基硅烷包括有3_氛基丙基二甲氧基硅烷、3_氛基丙基二乙氧基硅烷、3_氛基丙基甲基二乙氧基娃燒、N-苯基-3-氛基丙基二甲氧基硅烷、N- (2-氛基乙基)-3-氛基丙基二甲氧基硅烷或N- (2-氛基乙基)-3-氛基丙基二乙氧基硅烷一種或多種組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄鐵表面防腐處理劑，其特征在于:所述處理劑中含有選自鈣化合物、鎂化合物或鍶化合物中的至少一種，其中鈣化合物濃度為30-50ppm，鎂化合物或鍶化合物的濃度為30-100ppm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的鑄鐵表面防腐處理劑，其特征在于:所述處理劑中含有硝酸根，100-30000ppm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的鑄鐵表面防腐處理劑，其特征在于:所述處理劑包含有水溶性或水分散性有機樹脂，以固體成份濃度計50-1000ppm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的鑄鐵表面防腐處理劑，其特征在于:所述處理劑中進一步包含有選自硝酸、硫酸、磷酸及它們的鹽，其以固體成份濃度計量為50-10000ppm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的鑄鐵表面防腐處理劑，其特征在于:所述處理劑包含有表面活性劑，主要加入陰離子類表面活性劑和/或非離子類表面活性劑。
【文檔編號】C23C22/34GK103540918SQ201310452941
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】李良波 申請人:寧波金恒機械制造有限公司