專利名稱：：金屬的表面處理液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于金屬材料的表面處理液，特別適用于熱鍍鋅鋼板的表面鈍化處理。目前，鍍鋅鋼板表面處理廣泛采用鉻酸鹽鈍化的方法。該方法所采用的處理液(鈍化液)是一種含有硅溶膠無機(jī)氟化物的鉻酸溶液，溶液中含有部分還原Cr+3離子。它是利用輥涂的方法，將上述處理液涂覆在鋼板表面，然后在不沖洗的情況下，直接用熱風(fēng)吹干，使鍍鋅鋼板表面生成一層含Cr量可調(diào)的鈍化膜，提高鍍鋅鋼板的耐蝕性，如日本特公昭61-585所述的。上述鈍化方法的原理是基于在處理液中加入無機(jī)氟離子，利用氟離子的活化作用使鍍鋅鋼板的表面鋅層與Cr+6反應(yīng)生成致密的鉻酸鹽產(chǎn)物。其缺點(diǎn)是由于處理液中加入無機(jī)氟離子時(shí)，引入了附加的可溶性陽離子(如Na+1離子)，造成鈍化膜的耐蝕性下降;同時(shí)，氟離子對(duì)設(shè)備的腐蝕性很大，造成維修費(fèi)用上升。本發(fā)明的目的在于提供一種新的金屬材料的表面處理液，用該處理液鈍化鍍鋅鋼板，不僅鈍化膜與鋅層的結(jié)合力強(qiáng)，而且鈍化膜穩(wěn)定，具有良好的耐蝕性能?；谏鲜瞿康?，本發(fā)明金屬表面處理液由CrO3、SiO2、還原劑、乳化穩(wěn)定劑、分散劑組成。其中，還原劑可以把CrO3還原劑還原出部分Cr+3;SiO2與H2O結(jié)合形成硅溶膠mSiO2-nH2O(m、n為系數(shù))。本發(fā)明在技術(shù)方案上的突出特點(diǎn)，首先是鈍化膜的成膜原理與現(xiàn)有理論不同。本發(fā)明認(rèn)為，并經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，鈍化膜的形成不單單是Cr+6離子的氧化作用，而是Cr+6離子與硅溶膠的聯(lián)合作用。鉻酸溶液中加入硅溶膠后，在不斷攪拌下，硅溶膠作為膠體具有獨(dú)特的性能，如有較大的比表面積和較好的親水性，它使鉻以離子形式分散在SiO2的膠團(tuán)之間，形成一種單體形式為lCr-mSiO2-nH2O的分子團(tuán)(L.m.n為系數(shù))。其中Cr包括Cr+6和Cr+3。當(dāng)與鍍鋅鋼板接觸時(shí)，每個(gè)分子團(tuán)上的Cr+6與鋅發(fā)生反應(yīng)生成難溶化合物，從而與鍍鋅極緊密結(jié)合，而連有SiO2和Cr+3的另一端向外，以膠體形式聯(lián)接其它分子團(tuán)。在整個(gè)鍍鋅表面都重復(fù)著上述過程，于是就在整個(gè)板面上生成一層以SiO2-Cr+3為骨架的內(nèi)部界面以Cr+6和鋅層反應(yīng)生成難溶化合物形式與基體緊密相聯(lián)的、外部是SiO2膠團(tuán)形式緊密排列的、厚度可調(diào)的鈍化膜。這層鈍化膜中分散著一定數(shù)量的Cr+3和Cr+6，經(jīng)熱風(fēng)吹干后就形成一層致密的耐蝕性良好的鈍化膜。CrO3的作用一是與mSiO2nH2O聯(lián)合形成鈍化膜，二是分解成還原的三價(jià)鉻Cr+3，而不會(huì)引入其它附加陰、陽離子。因此，若CrO3太少，低于8.0g/l，則不能形成具有一定厚度的完整的鈍化膜;而CrO3太多，大于60.0g/l，則使鈍化液成本上升，且使mSiO2.nH2O膠體溶液穩(wěn)定性下降。還原出的Cr+3的好處在于提高鈍化膜的鉻含量，同時(shí)，由于加入Cr+3所形成的lCr.mSiO2.nH2O大分子團(tuán)，其外表面產(chǎn)生憎水性，提高鈍化膜在潮濕氣氛下的使用壽命;但Cr+3過多時(shí)，會(huì)使lCr.mSiO2.nH2O結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，沉淀分層，使鈍化液的鈍化作用大大下降。SiO2的作用是形成硅溶膠mSiO2.nH2O。mSiO2.nH2O的特性是它能吸附Cr離子的數(shù)量范圍大，SiO2的含量以8.0～180g/l為宜。若含量過少，不能形成優(yōu)良的lCr.mSiO2.nH2O分子團(tuán)，耐蝕性下降;若SiO2過多，會(huì)使膜的表面質(zhì)量變壞，表面變疏松粗糙，耐蝕性下降。分散劑和乳化穩(wěn)定劑的作用如下一是潤(rùn)濕金屬表面，使鋅與Cr+6直接反應(yīng);二是提高lCr.mSiO2.nH2O分子團(tuán)的穩(wěn)定性，即提高鈍化膜致密性和鈍化液的穩(wěn)定性，但當(dāng)兩者的含量都＜0.01g/l時(shí)，效果不顯著，若它們的含量都大于0.1g/l時(shí)，則泡沫現(xiàn)象嚴(yán)重，鈍化膜表面不完整。還原劑的作用是從CrO3中還原出Cr+3。綜上所述，本發(fā)明金屬表面處理液的成份配比(g/l)為CrO38～60g/l，SiO28～180g/l，乳化穩(wěn)定劑0.01～0.1g/l，分散劑0.01～0.1g/l，還原劑0.5～30g/l。乳化穩(wěn)定劑可以是脫臭無水羊毛脂、乙酰化羊毛脂、乙氧基化(25分子)羊毛脂醇、和乙氧基化羊毛脂醇烴基酸中任一種。分散劑可為脂肪醇聚氧乙烯基硅烷和脂肪酸聚氧乙烯基醚中任一種。還原劑可為甲醇、乙醇、甲醛、H2O2任一種。采用本發(fā)明所述的處理液對(duì)金屬板(如鍍鋅鋼板)進(jìn)行鈍化處理，只需將處理液直接輥涂或浸漬在金屬表面，然后熱風(fēng)吹干即可，可獲得表面不同含鉻量的鉻酸鹽鈍化膜。與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明處理液所得的鈍化膜不僅致密穩(wěn)定，與鋅層的結(jié)合力強(qiáng)，而且膜的耐蝕性好。實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明所述的成分配比，配制了5批金屬表面處理液，其具體的成份配比如表1所述。將制備的處理液分別輥涂在鍍鋅鋼板上，并用熱風(fēng)吹干，然后測(cè)量鈍化膜的含Cr量和耐蝕性(hrs)其結(jié)果列入表2。表1實(shí)施例金屬表面處理液的成分分配比(g/l)</tables>表2實(shí)施例所得鈍化膜的含Cr量和耐蝕性權(quán)利要求1.一種金屬表面處理液，其特征在于它的成分配比(g/l)為CrO38～60g/l，SiO28～180g/l，乳化穩(wěn)定劑0.01～0.1g/l，分散劑0.01～0.1g/l，還原劑0.5～30g/l。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理液，其特征在于乳化穩(wěn)定劑為脫臭無羊毛脂、乙酰羊毛脂、乙氧基化羊毛脂醇、或乙氧基化羊毛脂醇烴基酸中任一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理液，其特征在于分散劑為脂肪醇聚氧乙烯基硅烷或脂肪酸聚氧乙烯基醚中任一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理液，其特征在于還原劑為甲醇、乙醇、甲醛、H2O2中任一種。全文摘要本發(fā)明陳述了一種金屬表面處理液，特別適用于鍍鋅鋼板的表面鈍化。該處理液由CrO文檔編號(hào)C23C22/28GK1063129SQ92101318公開日1992年7月29日申請(qǐng)日期1992年3月7日優(yōu)先權(quán)日1992年3月7日發(fā)明者李向陽,李德林,王向東申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院