專利名稱：一種鐵銹轉(zhuǎn)化劑及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括磷酸，有機酸，金屬碳酸鹽，去離子水和金屬粉末的液固兩相鐵銹轉(zhuǎn)化劑。
本發(fā)明還涉及一種通過使用本發(fā)明的鐵銹轉(zhuǎn)化劑把附著在鋼板表面上的鐵銹轉(zhuǎn)化成一層堅硬的，附著力強的保護層的方法。
AU-B-17531/83公開了一種用于金屬表面化學(xué)轉(zhuǎn)化，以改進金屬表面耐腐蝕性的溶液。該溶液每升包括至少0.2毫摩爾以(XPO3)n式表示的多磷酸鹽，式中n≥3，X為堿金屬，堿土金屬或銨，至少0.3毫摩爾有機螯合劑和至少0.15qt.-g鋅離子。
但該溶液有這樣的缺點，即在使用之前，必須對需要處理的金屬進行表面除油，漂洗和酸洗等處理步驟。
迄今為止，在鋼表面涂漆之前都需經(jīng)機械方法如鐫鑿、火焰洗滌、噴砂等或化學(xué)方法如酸蝕對鋼表面進行處理，以除掉其表面上的鐵銹或銹片。鐫鑿和火焰洗滌往往不能將金屬表面的鐵銹清除干凈，這樣涂上的油漆便會在鐵銹未清除干凈的地方過早地剝落。噴砂法需要良好的勞動保護，避免操作人員得石沫沉著病。酸蝕法的缺點在于只能除掉鋼錠表面氧化皮和鐵層的一個薄層，且清洗后的表面易于很快地銹化。
本發(fā)明的目的在于提供一種鐵銹轉(zhuǎn)化劑，其具有強的滲透鐵銹的能力并將鐵銹轉(zhuǎn)化成堅硬的附著力強的保護性涂層。使用本發(fā)明的鐵銹轉(zhuǎn)化劑時，需要處理的鋼板不必預(yù)先完全脫銹，因而，免去使用造價高的清除鋼板表面銹層的設(shè)備。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種使用本發(fā)明鐵銹轉(zhuǎn)化劑保護生銹鋼板的方法。
在鐵銹轉(zhuǎn)化劑中，磷酸是一個通用的組分，金屬碳酸鹽的存在可以與鐵銹中的硫酸鹽反應(yīng)，有利于生成一種磷酸鹽并固定下來。金屬粉末可以協(xié)助將鐵銹轉(zhuǎn)化成磁鐵礦?；谶@一原理形成了本發(fā)明組合物，即由磷酸，有機酸，金屬碳酸鹽，水和金屬粉末組成的鐵銹轉(zhuǎn)化劑。
按照本發(fā)明的鐵銹轉(zhuǎn)化劑，其中含有40-45%(重)的磷酸(80%);
9-10%(重)的有機酸，有機酸可以為C1～C5有機酸，最好為C2～C3有機酸，尤其是乙酸;
1-2%(重)的金屬碳酸鹽，金屬碳酸鹽可以為碳酸鋅，碳酸鎂和碳酸錳，最好為碳酸錳;
35-45%(重)的去離子水;
5-9%(重)的金屬粉末，金屬粉末可以是鋅粉或鐵粉，最好是100目鐵粉。
按照本發(fā)明的鐵銹轉(zhuǎn)化劑是由液相和固相組成的兩相組合物，其中的固相為金屬粉末。金屬粉末是作為活化劑在鐵銹轉(zhuǎn)化劑使用之前加入的。加入金屬粉末后靜置30-40分鐘便可以使用。用金屬刷將生銹鋼板上的松散的銹片刮下，利用涂刷法或噴灑法將鐵銹轉(zhuǎn)化劑涂復(fù)在3″×2″(實驗室用)和6″×4″(現(xiàn)場暴露試驗用)生銹鋼板的表面上。每升鐵銹轉(zhuǎn)化劑可以涂復(fù)9.0平方米的生銹鋼板表面。當(dāng)被涂鋼板表面呈黑色、干燥和堅硬狀態(tài)時，說明附著在鋼板上的鐵銹已轉(zhuǎn)化為堅硬的保護層。鐵銹轉(zhuǎn)化成保護層一般需要10-60分鐘。
有時按照需要在鐵銹已轉(zhuǎn)化的鋼板上涂復(fù)一層底漆和/或飾面漆。通常所用的適宜的底漆為鐵丹或鐵丹鉻酸鋅;適宜的飾面漆為醇酸二氧化鈦或氯化橡膠。
下面以具體的實驗方法進一步詳細說明本發(fā)明。
(a)附著力試驗把鐵銹已轉(zhuǎn)化的鋼板以水平方向放置在平坦表面上。用一鋒利的鋼針在鋼板表面劃許多方格。將一條粘帶貼在鋼板被劃區(qū)域上。在粘帶之上放一氈墊并在氈墊上施加-1kg的重物。一小時之后，撤去重物和氈墊，快速將粘性帶從被涂鋼板上剝?nèi)ァ?br> (b)刮傷試驗用Sheen′s自動刮傷機做刮傷實驗。將鐵銹已轉(zhuǎn)化的鋼板安裝在滑動板上。向針夾施加1kg的力。針尖降低至試驗鋼板上產(chǎn)生一條約6cm長的劃痕，然后檢查痕中是否露出基底金屬。
(c)覆蓋面積和干燥時間使用一升鐵銹轉(zhuǎn)化劑涂復(fù)生銹鋼板，當(dāng)被涂鋼板表面呈黑色、干燥和堅硬狀態(tài)時，說明鐵銹已轉(zhuǎn)化成堅硬的保護層。測定覆蓋鋼板的面積，同時測定鐵銹轉(zhuǎn)化成堅硬的保護層所需時間，即干燥時間。
(d)耐溫試驗把鐵銹已轉(zhuǎn)化的試件放置在溫度為150℃的干燥箱中，放置60分鐘，然后將其取出，檢查其表面是否有涂層脫落。
(e)腐蝕破壞試驗1.將由本發(fā)明鐵銹轉(zhuǎn)化劑處理的和經(jīng)酸蝕，手洗處理的3″×2″鋼板分別浸沒在蒸餾水中25天。各試件的耐腐蝕性見表1。
2.把鐵銹已轉(zhuǎn)化的或經(jīng)過酸蝕或手洗的3″×2″軟鋼板分別涂上鐵丹鉻酸鋅底漆和/或醇酸二氧化鈦飾面漆。在實驗室中，將鹽水(3%NaCl)噴灑在試件鋼板上，并在鹽霧室中，放置25天，周期地觀察現(xiàn)象，結(jié)果見表1。
(f)將鐵銹已轉(zhuǎn)化試件和經(jīng)酸蝕，磷酸化后試件分別涂復(fù)一層底漆和/或飾面漆，作鹽霧試驗(25天)，結(jié)果見表2。
(g)鐵銹中的無機鹽對涂層的影響試驗存在于鐵銹中的無機鹽(氯化鈉和硫酸鈉)對腐蝕的影響按如下方法測試將尺寸為7.5×5cm的生銹鋼板浸沒在3%氯化鈉或3%硫酸鈉溶液中過夜，撤出和干燥。將其中的一組試件用水洗滌，第二組試件用甲醇洗滌，第三組試件用氫氧化鋰乙醇溶液洗滌。各組試件表面用鐵銹轉(zhuǎn)化劑處理。鐵銹已轉(zhuǎn)化的試件涂復(fù)一層底漆和/或飾面漆，然后進行25天的鹽霧試驗。與未經(jīng)鐵銹轉(zhuǎn)化劑處理的試件比較，結(jié)果見表3。
(h)曝露試驗將鐵銹已轉(zhuǎn)化的6″×4″軟鋼板涂復(fù)一層底漆和/或飾面漆。將試件曝露在海邊(離海水45米遠)，以三個月為一個周期進行觀察，結(jié)果見表4。
表1.鐵銹已轉(zhuǎn)化或鐵銹未轉(zhuǎn)化的軟鋼板(m.s)涂復(fù)底漆和/或飾面漆后在腐蝕破壞試驗(25天)中的結(jié)果蒸餾水 3%氯化鈉 鹽噴灑試驗處理類型 浸沒 浸沒 (3%氯化鈉)1.鐵銹轉(zhuǎn)化劑+底漆 無變化 極少量浮泡 無變化2.鐵銹轉(zhuǎn)化劑+飾面漆 無影響 無變化 無變化3.酸蝕+底漆 少量銹 銹化 全部銹化斑4.酸蝕+飾面 少量浮 少量銹斑 全部銹化漆 泡5.手洗+底漆 全部銹 嚴重銹化 涂漆成薄片化 銹化6.手洗+飾面 少量銹 全部銹化 完全銹化漆 斑注底漆鐵丹鉻酸鋅飾面漆醇酸二氧化鈦表2.鐵銹已轉(zhuǎn)化試件與酸蝕和磷酸化試件的鹽霧試驗(25天)結(jié)果處理方法 涂漆系統(tǒng) 觀察結(jié)果 銹化百分數(shù)(%)1.在鹽酸 鐵丹底漆和中酸蝕 氯化橡膠飾 表面全部 70-80面漆 褐色銹化2.磷酸化 同上 全面浮泡 25-303.鐵銹轉(zhuǎn)化劑處理 氯化橡膠飾 各別地方 10-15面漆 少量銹斑表3.在鹽霧試驗(25天)中，無機鹽對生銹試件的影響處理類型 觀察結(jié)果 銹化百分數(shù)(%)1.鐵銹中含氯化鈉 嚴重銹化 90-952.鐵銹中含氯化鈉+ 各別處有銹斑 10-15鐵銹轉(zhuǎn)化劑3.鐵銹中含氯化鈉+鐵銹轉(zhuǎn)化劑，其中(a)用水洗滌 各別處有銹斑 15(b)用甲醇洗滌 同上 5-10(c)用氫氧化鋰甲醇 同上 20溶液洗滌4.鐵銹中含硫酸鈉 嚴重銹化 75-80
表3(續(xù))在鹽霧試驗(25天)中，無機鹽對生銹試件的影響處理類型 觀察結(jié)果 銹化百分數(shù)(%)5.鐵銹中含硫酸鈉+ 各別處有銹斑 10-15鐵銹轉(zhuǎn)化劑6.鐵銹中含硫酸鈉+鐵銹轉(zhuǎn)化劑，其中(a)用水洗滌 各別處有銹斑 10-15(b)用甲醇洗滌 同上 10-15(c)用氫氧化鋰甲醇 同上 10-15溶液洗滌注各試件均涂一層鐵丹底漆和一層氯化橡膠飾面漆表4.海邊(離海水45米遠)曝露試驗(10個月)處理方法 m.s.角鋼 6″×4″板鋼1.手洗+底漆 一般 差2.酸蝕+底漆 差 差3.鐵銹已轉(zhuǎn)化 很好 很好+底漆4.手洗+底漆 一般 一般+飾面漆5.酸蝕+底漆 一般 差+飾面漆6.鐵銹已轉(zhuǎn)化 優(yōu)秀 很好+底漆+飾面漆注底漆鐵丹鉻酸鋅I.S.2074飾面漆醇酸二氧化鈦被涂復(fù)按本發(fā)明鐵銹轉(zhuǎn)化劑的試件表面涂層的微觀結(jié)構(gòu)照片說明，向生銹鋼板表面涂復(fù)鐵銹轉(zhuǎn)化劑可獲得一層堅硬的附著力強的精細均勻涂層。鐵銹轉(zhuǎn)化劑與鐵銹反應(yīng)，將鐵銹轉(zhuǎn)化成磁鐵礦嵌入金屬磷酸鹽層中。
通過測定鐵銹已轉(zhuǎn)化試件的物理性能表明，鐵銹已轉(zhuǎn)化的試件具有非常好的附著力，因為粘性帶扯去后沒有涂層脫落。試件通過了負荷為1kg的刮傷試驗而沒有露出基底金屬。一升鐵銹轉(zhuǎn)化劑溶液可以涂復(fù)9平方米的生銹鋼板表面，并需要10-60分鐘干燥。耐溫試驗表明鐵銹已轉(zhuǎn)化鋼板涂層可耐溫至150℃，說明可用于烤漆場合。
表1給出了腐蝕破壞試驗結(jié)果。從表1可以看出，由本發(fā)明鐵銹轉(zhuǎn)化劑涂復(fù)的試件可以在浸沒試驗和鹽霧噴灑試驗中得到保護，持續(xù)25天。與經(jīng)手洗和酸蝕并涂復(fù)底漆和/或飾面漆的試件比較，經(jīng)本發(fā)明鐵銹轉(zhuǎn)化劑處理并涂復(fù)底漆和/或飾面漆的試件，在鹽噴灑試驗和蒸餾水、氯化鈉溶液浸沒試驗中表現(xiàn)很好，基本沒有銹化現(xiàn)象。
從表2可以看出，經(jīng)酸蝕或磷酸化并涂復(fù)底漆和飾面漆的試件在鹽霧試驗中，表面銹化分別達70-80%和25-30%，而經(jīng)本發(fā)明鐵銹轉(zhuǎn)化劑處理并涂復(fù)飾面漆的試件銹化只有10-15%。
表3是在鹽霧試驗(25天)中無機鹽對生銹試件的影響。表3給出了含有氯化鈉或硫酸鈉的生銹鋼板涂復(fù)底漆和飾面漆后在鹽霧試驗中的性能以及含有氯化鈉或硫酸鈉的生銹鋼板經(jīng)溶劑洗滌并經(jīng)本發(fā)明鐵銹轉(zhuǎn)化劑處理和涂復(fù)底漆和飾面漆的試件在鹽霧試驗中的性能。從表3可以看出，含有無機鹽并涂有底漆和飾面漆的試件銹化達70-90%，而用溶劑洗滌并經(jīng)本發(fā)明鐵銹轉(zhuǎn)化劑處理的試件，銹化約為5-10%。
表4是海邊(離海水45米)曝露試驗。它給出了經(jīng)不同方法處理的鋼板在海邊曝露試驗中的觀察結(jié)果。結(jié)果表明，經(jīng)本發(fā)明鐵銹轉(zhuǎn)化劑處理的鋼板在海邊(離海水45米)放置10個月后，涂漆表面依然很好沒有生銹現(xiàn)象，而未經(jīng)鐵銹轉(zhuǎn)化劑處理的鋼板銹化現(xiàn)象嚴重。
實施例原料80%正磷酸 2700ml碳酸錳 180g乙酸 900ml去離子水 4500ml100目鐵粉 900g將去離子水倒入不銹鋼容器中，然后在攪拌下緩慢地加入正磷酸。繼續(xù)攪拌稀酸以使充分混合。在攪拌下分批加入碳酸錳。以防物料溢出反應(yīng)器。碳酸錳加完之后繼續(xù)攪拌15分鐘。溶液的顏色為暗紅色或紫色。攪拌下將乙酸加到上述溶液中，溶液的顏色變線。在30分鐘內(nèi)將上述溶液加至70℃，當(dāng)溶液變?yōu)榈厣珪r說明各組分已充分溶解。過濾上述混合物，所得液體準備下步使用。
將鐵粉加入上述溶液中并靜置30-40分鐘，便得到液固兩相鐵銹轉(zhuǎn)化劑，
權(quán)利要求
1.一種液固兩相鐵銹轉(zhuǎn)化劑，其中包括40-45%(重量)的正磷酸(80%)；9-10%(重量)的有機酸，有機酸可以為C1～C5有機酸，最好為C2～C3有機酸，1-2%(重量)的金屬碳酸鹽；金屬碳酸鹽選自碳酸鋅，碳酸鎂和碳酸錳；35-45%(重量)的去離子水，和5-9%(重量)的金屬粉末。
2.權(quán)利要求1的鐵銹轉(zhuǎn)化劑，其中的有機酸為乙酸。
3.權(quán)利要求1的鐵銹轉(zhuǎn)化劑，其中的金屬碳酸鹽為碳酸錳。
4.權(quán)利要求1的鐵銹轉(zhuǎn)化劑，其中的金屬粉末為100目的鐵粉。
5.一種把附著在鋼板表面上的鐵銹轉(zhuǎn)化成堅硬，附著力強的保護層的方法，該方法包括在生銹鋼板上涂復(fù)一層鐵銹轉(zhuǎn)化劑，根據(jù)需要也可在鐵銹已轉(zhuǎn)化成保護層以后，涂復(fù)一層底漆和/或飾面漆，其中鐵銹轉(zhuǎn)化劑含有40-45%(重量)的正磷酸(80%);9-10%(重量)的有機酸，有機酸可以為C1～C5有機酸，最好為C2～C3有機酸;1-2%(重量)的金屬碳酸鹽，金屬碳酸鹽選自碳酸鋅，碳酸鎂和碳酸錳;35-45%(重量)的去離子水，和5-9%(重量)的金屬粉末。
6.權(quán)利要求5的方法，其特征在于利用涂刷法或噴涂法將鐵銹轉(zhuǎn)化劑涂復(fù)在生銹鋼板上。
7.權(quán)利要求5的方法，其特征在于每升鐵銹轉(zhuǎn)化劑可以涂復(fù)9平方米的生銹鋼表面。
8.權(quán)利要求5的方法，其特征在于將鐵銹轉(zhuǎn)化成保護層需要10-60分鐘干燥。
9.權(quán)利要求5的方法，其中所述的底漆為鐵丹或鐵丹鉻酸鋅，飾面漆為醇酸二氧化鈦或氯化橡膠。
10.權(quán)利要求5的方法，其特征在于鐵銹已轉(zhuǎn)化的涂層可耐溫達150℃。
11.權(quán)利要求5的方法用于烤漆場合。
全文摘要
一種鐵銹轉(zhuǎn)化劑以及使用該鐵銹轉(zhuǎn)化劑，將鋼表面上的鐵銹轉(zhuǎn)化成堅硬，附著力強的保護層的方法。其中鐵銹轉(zhuǎn)化劑包括40-45％(重)磷酸，9-10％(重)有機酸，1-2％(重量)金屬碳酸鹽，35-45％(重)去離子水的5-9％(重)的金屬粉末。
文檔編號C23C22/18GK1049871SQ8910664
公開日1991年3月13日 申請日期1989年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1989年8月30日
發(fā)明者迪米特利·阿英多羅斯 申請人:克雷默斯公司