金屬表面處理劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬加工領(lǐng)域，特別是一種無磷無鉻的環(huán)保前處理劑，完全不含磷酸鹽，極易生物降解的金屬表面處理劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，我國機械行業(yè)發(fā)展迅猛，鋼鐵防銹處理加工在機械裝備中尤為重要，提高鋼鐵防銹處理技術(shù)及質(zhì)量要求極其重要。
[0003]金屬和它所處的環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生化學或電化學作用而引起的金屬的變質(zhì)稱為金屬的腐蝕。金屬的腐蝕不僅會造成經(jīng)濟損失而且不利于自然資源及能源的保護，甚至有些情況下的金屬腐蝕還會危及人身安全。所以，對金屬腐蝕防護的研究頗為迫切和重要。
[0004]在研究的各種防護方法中，有機涂層的防護法是效果較好、方法簡便、成本低廉、適用性強的一種防腐方法。
[0005]磷化處理是一種廣泛應(yīng)用于金屬涂裝前處理的傳統(tǒng)工藝，它是磷酸鹽與金屬基體進行化學反應(yīng)而在其表面形成磷酸鹽化學轉(zhuǎn)化膜的工藝過程，這種磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜稱為磷化膜。
[0006]磷化的主要目的是為基體金屬提供短期工序間保護，在一定程度上防止金屬基體被腐蝕。但是傳統(tǒng)的磷化劑產(chǎn)品存在嚴重的環(huán)境污染和職業(yè)危害問題:1.每道工序后都要水洗，廢水多，污染物也多，處理困難，費用也高;2.廢水中含有Ni2+，Zn2+，Mn22+重金屬離子；
3.廢水中含有NO3— ,NO2—等強化劑與致癌物;4.廢水中含有大量的磷酸鹽，表調(diào)劑和鈍化劑，磷酸鹽會引起”富營養(yǎng)化”效應(yīng)，大量消耗水中的氧，使水中的魚和其它生物難以存活;5.廢水中含有大量的表調(diào)劑和鈍化劑，鉻酸鹽鈍化劑為強致癌物;6.磷化膜的機械強度低、硬度低、脆性大、磷化液槽的管理復雜、人工作業(yè)效率低、能耗高、而且磷化液中含有重金屬離子和致癌物、排放廢水量大、廢渣多，三廢治理困難環(huán)境和使用者身心健康危害大，嚴重可致癌。
[0007]因此，如何研制一種新型金屬加工表面處理劑，以克服現(xiàn)有表面處理劑產(chǎn)品存在的不足，是本領(lǐng)域技術(shù)人員所需解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種金屬表面處理劑及其制備方法，所述表面處理劑中采用硅烷納米陶瓷技術(shù)，無磷無鉻、極易生物降解、無有毒重金屬，綠色環(huán)保，對環(huán)境友好。
[0009]本發(fā)明提供的一種金屬表面處理劑，按重量份包括以下組分:偶聯(lián)劑21-28份，水30-35份，多元醇10-18份，氟化物1-4份，氧化物21 -34份。
[0010]優(yōu)選地，上述金屬表面處理劑按重量份包括以下組分:偶聯(lián)劑24份，水33份，多元醇14份，氟化物2份，氧化物27份。
[0011]優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。
[0012]優(yōu)選地，所述多元醇為丙三醇。
[0013]優(yōu)選地，所述氟化物為氟硅酸鈉。
[0014]優(yōu)選地，所述氧化物為二氧化娃。
[0015]一種上述金屬表面處理劑的制備方法，按如下步驟進行:混合水以及多元醇;加入偶聯(lián)劑;升溫預(yù)熱；以及加入氧化物和氟化物混合。
[0016]優(yōu)選地，按重量份偶聯(lián)劑為21-28份，水為30-35份，多元醇為10_18份，氟化物為1_4份，氧化物為21-34份。
[0017]優(yōu)選地，按重量份偶聯(lián)劑為24份，水為33份，多元醇為14份，氟化物為2份，氧化物為27份。
[0018]優(yōu)選地，于升溫預(yù)熱的步驟中，溫度為40°C_55°C并且預(yù)熱10-30分鐘。
[0019]本發(fā)明提供的一種金屬表面處理劑及制備方法，具有如下有益效果:
[0020](I)優(yōu)異的防銹、防腐蝕性能；
[0021](2)無磷、極易生物降解，綠色環(huán)保，無環(huán)境污染；
[0022](3)無有毒重金屬，無危險物質(zhì)，對環(huán)境友好，對人體無害。
[0023](4)減少廢棄物廢水處理和操作，降低能耗。
【附圖說明】
[0024]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0025]圖1是本發(fā)明的金屬表面處理劑的制備方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0026]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0027]首先，本發(fā)明提供一種金屬表面處理劑，按重量份包括以下組分:偶聯(lián)劑21-28份，水30-35份，多元醇10-18份，氟化物1-4份，氧化物21 -34份。
[0028]優(yōu)選地，上述金屬表面處理劑按重量份包括以下組分:偶聯(lián)劑24份，水33份，多元醇14份，氟化物2份，氧化物27份。
[0029]優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。
[0030]優(yōu)選地，所述多元醇為丙三醇。
[0031]優(yōu)選地，所述氟化物為氟硅酸鈉。
[0032]優(yōu)選地，所述氧化物為二氧化硅。
[0033]另一方面，請參閱圖1，圖1是本發(fā)明的金屬表面處理劑的制備方法的流程圖。如圖所示，本發(fā)明還提供一種金屬表面處理劑的制備方法，按如下步驟進行:(A)混合水以及多元醇，以將多元醇充分混合；(B)加入偶聯(lián)劑；(C)升溫預(yù)熱；以及(D)加入氧化物和氟化物混合，以將氧化物和氟化物混合均勻。如此一來，即可完成金屬表面處理劑成品的制備。
[0034]優(yōu)選地，在本發(fā)明的金屬表面處理劑的制備方法中，按重量份偶聯(lián)劑為21-28份，水為30-35份，多元醇為10-18份，氟化物為1-4份，氧化物為21-34份。
[0035]優(yōu)選地，在本發(fā)明的金屬表面處理劑的制備方法中，按重量份偶聯(lián)劑為24份，水為33份，多元醇為14份，氟化物為2份，氧化物為27份。
[0036]優(yōu)選地，于(C)升溫預(yù)熱的步驟中，溫度為40°C_55°C并且預(yù)熱10-30分鐘。藉此，以達到較佳的反應(yīng)溫度以及理想的反應(yīng)時間。
[0037]以下透過數(shù)個實施例以進一步說明本發(fā)明的金屬表面處理劑及制備方法。
[0038]實施例1
[0039]首先，在反應(yīng)釜中加入丙三醇28份與水30份混合，再加入硅烷偶聯(lián)劑12份后升溫至40°C預(yù)熱10分鐘，然后加入氟硅酸鈉3份和二氧化硅33份混合均勻，最后即得金屬表面處理劑成品。GB6458-86鹽霧試驗>350小時。金屬表面處理劑在標準要求期間金屬表面膜層致密、連續(xù)、均勻，無銹蝕或綠斑。使用期間工件油漆配套性好，附著力高。
[0040]其中硅烷偶聯(lián)劑由廣州市尤特新材料有限公司購得(下同)；
[0041]氟硅酸鈉由巴斯夫股份公司購得(下同)；
[0042 ] 二氧化硅由巴斯夫股份公司購得(下同)；
[0043]丙三醇由沈陽廣達化工有限公司公司購得(下同)；
[0044]上述“份”均為重量份(其他實施例相同)。
[0045]實施例2
[0046]首先，在反應(yīng)釜中加入硅烷偶聯(lián)劑24份與水33份混合，再加入丙三醇14份后升溫至45°C預(yù)熱15分鐘，然后加入氟硅酸鈉4份和二氧化硅25份混合均勻，最后即得金屬表面處理劑成品。GB6458-86鹽霧試驗>350小時。金屬表面處理劑在標準要求期間金屬表面膜層致密、連續(xù)、均勻，無銹蝕或綠斑。使用期間工件油漆配套性好，附著力高。
[0047]實施例3
[0048]首先，在反應(yīng)釜中加入硅烷偶聯(lián)劑25份與水30份混合，再加入丙三醇14份后升溫至40°C預(yù)熱20分鐘，然后加入氟硅酸鈉2份和二氧化硅22份混合均勻，最后即得金屬表面處理劑成品。GB6458-86鹽霧試驗>350小時。金屬表面處理劑在標準要求期間金屬表面膜層致密、連續(xù)、均勻，無銹蝕或綠斑。使用期間工件油漆配套性好，附著力高。
[0049]實施例4
[0050]首先，在反應(yīng)釜中加入硅烷偶聯(lián)劑26份與水32份混合，再加入丙三醇18份后升溫至40°C預(yù)熱25分鐘，然后加入氟硅酸鈉2份和二氧化硅27份混合均勻，最后即得金屬表面處理劑成品。GB6458-86鹽霧試驗>350小時。金屬表面處理劑在標準要求期間金屬表面膜層致密、連續(xù)、均勻，無銹蝕或綠斑。使用期間工件油漆配套性好，附著力高。
[0051 ] 實施例5
[0052]首先，在反應(yīng)釜中加入硅烷偶聯(lián)劑24份與水33份混合，再加入丙三醇14份后升溫至40°C預(yù)熱30分鐘，然后加入氟硅酸鈉2份和二氧化硅27份混合均勻，最后即得金屬表面處理劑成品。GB6458-86鹽霧試驗>350小時。金屬表面處理劑在標準要求期間金屬表面膜層致密、連續(xù)、均勻，無銹蝕或綠斑。使用期間工件油漆配套性好，附著力高。
[0053]本發(fā)明提供金屬表面處理劑處理的工件最大鹽霧試驗時間>350小時，說明所述金屬表面處理劑具有良好的耐腐蝕性能。
[0054]申請人經(jīng)長期研究發(fā)現(xiàn)，硅烷納米陶瓷及時在該領(lǐng)域的應(yīng)用研究突破了原有的思維，通過硅烷水解產(chǎn)生的硅醇一 S1H與金屬表面的羥基MeOH(Me表示金屬)形成氫鍵，快速吸附于金屬表面。在烘干固化過程中，一S1H與MeOH基團進一步縮水凝聚，在界面上生成Si — O—Me共價鍵，同時剩余的一 S1H基團之間縮合反應(yīng)在金屬表面上形成具有Si — O—Si三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的有機膜。在有機硅烷膜使金屬基體和外界環(huán)境中的化學介質(zhì)完全隔開，具有良好的耐蝕防護作用，而且所述層膜與金屬基體具有較強的結(jié)合力，牢固而不易脫落，從而顯著地提高了表面膜的使用壽命和可靠性。
[0055]以上對本發(fā)明所提供的一種金屬表面處理劑及其制備方法進行了詳細介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的核心思想。應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾。這些改進和修飾也應(yīng)當落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種金屬表面處理劑，其特征在于，按重量份包括以下組分:偶聯(lián)劑21-28份，水30-35份，多元醇10-18份，氟化物1-4份，氧化物21 -34份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬表面處理劑，其特征在于，按重量份包括以下組分:偶聯(lián)劑24份，水33份，多元醇14份，氟化物2份，氧化物27份。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬表面處理劑，其特征在于，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬表面處理劑，其特征在于，所述多元醇為丙三醇。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬表面處理劑，其特征在于，所述氟化物為氟硅酸鈉。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬表面處理劑，其特征在于，所述氧化物為二氧化硅。7.—種權(quán)利要求1所述金屬表面處理劑的制備方法，其特征在于，按如下步驟進行:混合水以及多元醇;加入偶聯(lián)劑;升溫預(yù)熱；以及加入氧化物和氟化物混合。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬表面處理劑的制備方法，其特征在于，按重量份偶聯(lián)劑為21-28份，水為30-35份，多元醇為10-18份，氟化物為1-4份，氧化物為21-34份。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬表面處理劑的制備方法，其特征在于，按重量份偶聯(lián)劑為24份，水為33份，多元醇為14份，氟化物為2份，氧化物為27份。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬表面處理劑的制備方法，其特征在于，于升溫預(yù)熱的步驟中，溫度為40 0C -55 °C并且預(yù)熱10-30分鐘。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種金屬表面處理劑及其制備方法，所述表面處理劑按重量份包括以下組分：偶聯(lián)劑21?28份，水30?35份，多元醇10?18份，氟化物1?4份，氧化物21?34份。制備時先在水中加入多元醇充分混合，再加入偶聯(lián)劑，升溫至40℃?55℃預(yù)熱10?30分鐘，然后加入氧化物和氟化物混合均勻，最后即得金屬表面處理劑成品。
【IPC分類】C23C22/68
【公開號】CN105714281
【申請?zhí)枴緾N201610290350
【發(fā)明人】傅士超, 吳龍鐵, 王凱華, 吳桂勤, 劉萬輝
【申請人】南通科星化工有限公司