一種金屬表面防腐蝕處理劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種金屬表面防腐蝕處理劑，由氟化鈦、硝酸鋯、氟化鋯、過氧釩酸、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?fù)Q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)己烷以摩爾比為1：1。
【專利說明】一種金屬表面防腐蝕處理劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬表面處理領(lǐng)域，具體是指一種金屬表面防腐蝕處理劑。
【背景技術(shù)】
[0002]為了提高金屬表面的耐腐蝕性，通常會(huì)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(jìn)行金屬表面處理過程中的廢水等對(duì)環(huán)境及勞動(dòng)者的身體有嚴(yán)重的損害，隨著世界對(duì)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，現(xiàn)使用鉻酸鹽或磷酸鹽受到的嚴(yán)格的限制。
[0003]雖然磷酸鹽進(jìn)行金屬表面處理過程中，對(duì)勞動(dòng)者的傷害較小，但是在后序的廢水中富磷化問題嚴(yán)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(duì)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金屬表面處理劑，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(duì)金屬表面的處理效果，并且對(duì)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(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種金屬表面防腐蝕處理劑，由氟化鈦、硝酸鋯、氟化鋯、過氧釩酸、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；
[0009]氟化鈦、硝酸鋯和氟化鋯以金屬元素?fù)Q算占處理劑總量的I IO-HOppm或550-650ppm,其中，氟化鈦與硝酸錯(cuò)和氟化錯(cuò)的金屬元素原子的比為1:1_1:3，硝酸錯(cuò)和氟化鋯的金屬元素原子的比為2:5 ；
[0010]過氧釩酸以金屬元素?fù)Q算占處理劑總量的10-30ppm;
[0011]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。
[0012]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。[0013]所述的金屬表面處理劑包括有鎂、鋅、鋁、鈰、稀土類元素、鑰等金屬元素的一種或多種。
[0014]金屬表面處理劑中鎂、鋁以金屬元素?fù)Q算占處理劑總量的100-500ppm。
[0015]所述金屬表面處理劑中包含有水溶性或水分散性有機(jī)樹脂，以固體成份濃度計(jì)50_1000ppm。
[0016]所述金屬表面處理劑中進(jìn)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(jì)量為50-10000ppm。
[0017]所述金屬表面處理劑的PH值為3.2—4.5。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
[0019]本發(fā)明的技術(shù)方案通過對(duì)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(duì)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(shí)施方式】
[0020]以下通過實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，應(yīng)當(dāng)理解的是，以下的實(shí)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(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制。
[0021]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(dá)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?fù)Q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。
[0022]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(shí)，氟化鈦、硝酸鋯和氟化鋯以金屬元素?fù)Q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(shí),氟化鈦、硝酸鋯和氟化鋯以金屬兀素?fù)Q算占處理劑總量的110-140ppm為本發(fā)明的優(yōu)選方案。
[0023]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，使用過氧釩酸組分，釩在防腐蝕方面具有比鈦或鋯更優(yōu)秀的性能，但一直以來無法進(jìn)行使用，其主要原因是，釩化物在金屬表面處理過程中的穩(wěn)定性不足以達(dá)到應(yīng)用程度，如何能夠?qū)崿F(xiàn)釩在金屬表面的優(yōu)秀表現(xiàn)，現(xiàn)有一些文獻(xiàn)及專利申請(qǐng)，但在實(shí)際生產(chǎn)中，釩化物的存儲(chǔ)難度大，易于沉淀的問題一直存在， 申請(qǐng)人:在研究過程中，得到了一個(gè)能夠防止釩化物沉淀的組成，其最基本的可能是氨基硅烷、1，2_ 二(三乙氧基甲硅烷基)乙烷和二(三乙氧基甲硅烷基)己烷發(fā)生縮合反應(yīng)的縮合物有效的阻止了釩化物的沉淀，當(dāng)然這還需要進(jìn)行深入的研究。在本發(fā)明的過氧釩酸的制備方法不受限制。
[0024]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，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(jìn)行水解而制得。
[0025]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。[0026]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。
[0027]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。
[0028]為了提高處理劑覆膜的耐腐蝕性并提高涂膜的附著性，可以在處理劑中加入鎂、鋅、鋁、鈰、稀土類元素及鑰等金屬元素的一種或多種，其中加入鎂、鋅、鋁能夠提高涂膜的附著性，加入鈰、稀土類元素及鑰等金屬元素能夠提高覆膜的耐腐蝕性能。
[0029]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(jī)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(duì)用于室外的金屬表面處理時(shí)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(jìn)行處理時(shí)時(shí)間要小于其它樹脂的時(shí)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(shí)，以固體成份計(jì)，不應(yīng)當(dāng)超過1000ppm,以 50_300ppm 最佳。
[0030]為了促進(jìn)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 ο
[0031]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。
[0032]實(shí)施例一
[0033]一種金屬表面防腐蝕處理劑，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?fù)Q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 ;過氧釩酸以金屬元素?fù)Q算占處理劑總量的IOppm;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)己烷以摩爾比為I:lo
[0034]實(shí)施例二
[0035]一種金屬表面防腐蝕處理劑，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?fù)Q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 ;過氧釩酸以金屬元素?fù)Q算占處理劑總量的30ppm ;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)己烷以摩爾比為1:1。
【權(quán)利要求】
1.一種金屬表面防腐蝕處理劑，其特征在于:由氟化鈦、硝酸鋯、氟化鋯、過氧釩酸、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)己烷組成； 氟化鈦、硝酸鋯和氟化鋯以金屬元素?fù)Q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 ； 過氧釩酸以金屬元素?fù)Q算占處理劑總量的10-30ppm ； 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。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬表面防腐蝕處理劑，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所述的金屬表面防腐蝕處理劑，其特征在于:所述的金屬表面處理劑包括有鎂、鋅、鋁、鈰、稀土類元素及鑰等金屬元素的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬表面防腐蝕處理劑，其特征在于:金屬表面處理劑中鎂、鋁以金屬元素?fù)Q算占處理劑總量的100-500ppm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬表面防腐蝕處理劑，其特征在于:金屬表面處理劑中鑰以金屬元素?fù)Q算占處理劑總量的20-30ppm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬表面防腐蝕處理劑，其特征在于:所述金屬表面處理劑中包含有水溶性或水分散性有機(jī)樹脂，以固體成份濃度計(jì)50-1000ppm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬表面防腐蝕處理劑，其特征在于:所述金屬表面處理劑中進(jìn)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(jì)量為50-10000ppm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬表面防腐蝕處理劑，其特征在于:所述金屬表面處理劑的 PH 值為 3.2—4.5。
【文檔編號(hào)】C23C22/34GK103540920SQ201310453336
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】應(yīng)興隆 申請(qǐng)人:寧波英科特精工機(jī)械股份有限公司