本發(fā)明涉及一種用于金屬表面涂漆前進(jìn)行陶化處理的陶化劑，特別是一種陶化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
腐蝕科學(xué)對(duì)國民經(jīng)濟(jì)有極為重要的影響，金屬腐蝕能夠影響人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，關(guān)系到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國防建設(shè)。國家大量使用金屬材料，而金屬材料在絕大多數(shù)情況下與腐蝕性環(huán)境介質(zhì)接觸而發(fā)生腐蝕，因此，腐蝕與防護(hù)是很重要的。
隨著環(huán)保要求的日趨重要哦，傳統(tǒng)的磷化工藝含磷、鎳及沉渣的使用處理問題，已逐漸無法符合現(xiàn)代環(huán)保的需求，傳統(tǒng)磷化液中主要成分會(huì)導(dǎo)致水的富營(yíng)養(yǎng)化，對(duì)環(huán)境有較大的危害，因此其排放可能會(huì)帶來較大問題，如果直接排放，將會(huì)污染環(huán)境對(duì)水中生物及人類生活產(chǎn)生危害，隨著環(huán)保要求的日趨重要，新型無磷轉(zhuǎn)化膜（陶化膜）正見見取代傳統(tǒng)的磷化膜。其形成的納米涂層取代傳統(tǒng)的結(jié)晶型磷化保護(hù)層，與金屬表面和隨后的油漆涂層之間有良好的附著力，耐腐蝕性能優(yōu)良。新型陶化劑基本滿足工業(yè)化的應(yīng)用要求，但是由于形成的涂層為無機(jī)納米材料，與金屬表面的結(jié)合力較弱。因此，新型陶化劑在金屬表面的結(jié)合力、表面成膜性能等方面仍然有改善的空間。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的是為了提高陶化劑的成膜性、增強(qiáng)涂層與金屬之間的結(jié)合力，提高金屬的耐蝕性。本發(fā)明提供一種工藝簡(jiǎn)單，陶化膜致密，防銹效果好，成膜性強(qiáng)的復(fù)合型陶化劑及其制備方法、使用方法。另外，通過本工藝配置成的陶化劑穩(wěn)定性好、成膜性好，無磷，對(duì)環(huán)境更加環(huán)保。可于常溫下操作，處理時(shí)間短，工藝簡(jiǎn)單，幾乎沒有沉渣，不堵塞噴嘴，減少廢棄物處理成本；能顯著提高涂料與金屬的附著力，延長(zhǎng)金屬的耐腐蝕時(shí)間。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：該發(fā)明公開了一種復(fù)合型陶化劑，含有以下組分：鋯鈦鹽8-20份，氟化物1-5份，有機(jī)酸2-5份，硅烷偶聯(lián)劑1-4份，其余組分為水。其中，鋯鈦鹽包括硼化鋯、氟鋯酸、硫酸氧鈦或氟鋯酸鈦；其中氟化物是氟化銨，氟化鈉，氟化鉀的一種或多種；有機(jī)酸可以是甲酸，丙酸，乙酸，丙烯酸中的一種或多種。所述陶化劑為無色或者是藍(lán)色透明液體，ph值為1～3；比重為1.25±0.05g/cm3，f-含量為10-25g/l。
優(yōu)選的，其特征在于所述的硅烷偶聯(lián)劑為低分子量水溶性硅烷，包括四乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或γ-疏丙基三甲基硅烷。
優(yōu)選的，本發(fā)明所述的復(fù)合型陶化劑，硅烷偶聯(lián)劑用稀土鹽改性修飾。所述稀土鹽為為硝酸鈰、硫酸亞鈰，釩酸銨、鉬酸鈉、鉬酸銨、鎢酸鈉或硝酸鈮。
優(yōu)選的，本發(fā)明所述的復(fù)合型陶化劑，所述硅烷偶聯(lián)劑中用硫酸亞鈰改性，改性后的硅烷偶聯(lián)劑中硫酸亞鈰含量為2-5%（體積分?jǐn)?shù)）。改性方法為：移取對(duì)應(yīng)體積的硅烷偶聯(lián)劑，逐滴加入到攪拌的硫酸亞鈰乙醇水溶液中，混合均勻，用乙酸調(diào)ph值為4-5，水解24h。其中，改性后的硅烷偶聯(lián)劑制備的陶化劑，抗腐蝕效果明顯優(yōu)于未改性的硅烷偶聯(lián)劑。
優(yōu)選的，本發(fā)明所述的復(fù)合型陶化劑，由以下組分組成：鋯鈦鹽15份，氟化物3份，有機(jī)酸3份，硅烷偶聯(lián)劑3份，水76份。
本發(fā)明還提供一種制備陶化劑的方法，包括以下步驟：
（1）按比例稱取各種原料，并將對(duì)應(yīng)的去離子水置于反應(yīng)釜中；
（2）將稱取的鋯鈦鹽加入反應(yīng)釜中，攪拌至溶解并攪拌均勻；
（3）在步驟（2）制得的溶液中加入所稱取的氟化物，攪拌至溶解并攪拌均勻；
（4）在步驟（3）制得的溶液中加入所稱取的有機(jī)酸，攪拌至溶解并攪拌均勻；
（5）在步驟（4）制得的溶液中加入所稱取的硅烷偶聯(lián)劑，攪拌至溶解并攪拌均勻，得到藍(lán)色溶液即制得本發(fā)明的陶化劑。
本發(fā)明還提供一種陶化劑的使用方法，包括以下步驟：
（1）對(duì)金屬表面進(jìn)行除油、脫脂處理；
（2）去離子水水洗；
（3）采用噴淋或浸泡方式進(jìn)行陶化處理；其中主要工藝參數(shù)為陶化劑濃度5-10％重量比，溫度0～40℃，ph值：4.5～5.1；
（4）去離子水水洗；
（5）烘干。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：通過該工藝制備的陶化劑穩(wěn)定性好，不需加溫，在常溫下可進(jìn)行陶化處理，能夠減少能源消耗；不含磷，鎳等，不對(duì)水體有富營(yíng)養(yǎng)化的危害，易進(jìn)行排放處理，工藝過程無沉渣產(chǎn)生，主要對(duì)冷板進(jìn)行陶化處理，能為金屬基材與多種涂料的附著力增強(qiáng)，而且增加金屬的耐蝕性；廢水排放易處理。更加綠色環(huán)保，工藝簡(jiǎn)單，易于操作，且成本較低，適于推廣應(yīng)用。
附圖說明
圖1為種陶化劑的使用方法流程步驟。
具體實(shí)施方式
該發(fā)明公開了一種復(fù)合型陶化劑，該發(fā)明公開了一種復(fù)合型陶化劑，含有以下組分：鋯鈦鹽8-20份，氟化物1-5份，有機(jī)酸2-5份，硅烷偶聯(lián)劑1-4份，其余組分為水。其中，鋯鈦鹽包括硼化鋯、氟鋯酸、硫酸氧鈦或氟鋯酸鈦；其中氟化物是氟化銨，氟化鈉，氟化鉀的一種或多種；有機(jī)酸可以是甲酸，丙酸，乙酸，丙烯酸中的一種或多種。所述陶化劑為無色或者是藍(lán)色透明液體，ph值為1～3；比重為1.25±0.05g/cm3，f-含量為10-25g/l。
優(yōu)選的，其特征在于所述的硅烷偶聯(lián)劑為低分子量水溶性硅烷，包括四乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或γ-疏丙基三甲基硅烷。
優(yōu)選的，本發(fā)明所述的復(fù)合型陶化劑，硅烷偶聯(lián)劑用稀土鹽改性修飾。所述稀土鹽為為硝酸鈰、硫酸亞鈰，釩酸銨、鉬酸鈉、鉬酸銨、鎢酸鈉或硝酸鈮。
優(yōu)選的，本發(fā)明所述的復(fù)合型陶化劑，所述硅烷偶聯(lián)劑中用硫酸亞鈰改性，改性后的硅烷偶聯(lián)劑中硫酸亞鈰含量為2-5%（體積分?jǐn)?shù)）。改性方法為：移取對(duì)應(yīng)體積的硅烷偶聯(lián)劑，逐滴加入到攪拌的硫酸亞鈰乙醇水溶液中，混合均勻，用乙酸調(diào)ph值為4-5，水解24h。
優(yōu)選的，本發(fā)明所述的復(fù)合型陶化劑，由以下組分組成：鋯鈦鹽15份，氟化物3份，有機(jī)酸3份，硅烷偶聯(lián)劑3份，水76份。
本發(fā)明還提供一種制備陶化劑的方法，包括以下步驟：
（1）按比例稱取各種原料，并將對(duì)應(yīng)的去離子水置于反應(yīng)釜中；
（2）將稱取的鋯鈦鹽加入反應(yīng)釜中，攪拌至溶解并攪拌均勻；
（3）在步驟（2）制得的溶液中加入所稱取的氟化物，攪拌至溶解并攪拌均勻
（4）在步驟（3）制得的溶液中加入所稱取的有機(jī)酸，攪拌至溶解并攪拌均勻；
（5）在步驟（4）制得的溶液中加入所稱取的硅烷偶聯(lián)劑，攪拌至溶解并攪拌均勻，得到藍(lán)色溶液即制得本發(fā)明的陶化劑。
本發(fā)明還提供一種陶化劑的使用方法，包括以下步驟：
（1）對(duì)金屬表面進(jìn)行除油、脫脂處理；
（2）去離子水水洗；
（3）采用噴淋或浸泡方式進(jìn)行陶化處理；其中主要工藝參數(shù)為陶化劑濃度5-10％重量比，溫度0～40℃，ph值：4.5～5.1；
（4）去離子水水洗；
（5）烘干。
實(shí)施例1
稱取硼化鋯8份，氟化銨1份，甲酸2份，四乙氧基硅烷1份。并將對(duì)應(yīng)的去離子水置于反應(yīng)釜中，開啟攪拌。
（1）將稱取的硼化鋯加入反應(yīng)釜中，攪拌至溶解并攪拌均勻；
（2）在步驟（2）制得的溶液中加入所稱取的氟化銨，攪拌至溶解并攪拌均勻
（3）在步驟（3）制得的溶液中加入所稱取的甲酸，攪拌至溶解并攪拌均勻；
（4）在步驟（4）制得的溶液中加入所稱取的四乙氧基硅烷，攪拌至溶解并攪拌均勻，得到藍(lán)色溶液即制得本發(fā)明的陶化劑。
以此方法制備的陶化劑，ph值為1；比重為1.25/cm3，f-含量為12g/l。
本實(shí)例配制的陶化劑，對(duì)金屬表面進(jìn)行陶化處理，處理步驟如附圖1，使用濃度5％，ph4.5，溫度10℃，成膜速度快，成膜顏色明顯，抗腐蝕性好。
實(shí)施例2
稱取氟鋯酸12份，氟化鈉3份，丙酸3份，二甲基二乙氧基硅烷2份，并將對(duì)應(yīng)的去離子水置于反應(yīng)釜中，開啟攪拌。
（1）將稱取的鋯鈦鹽加入反應(yīng)釜中，攪拌至溶解并攪拌均勻；
（2）在步驟（2）制得的溶液中加入所稱取的氟化物，攪拌至溶解并攪拌均勻
（3）在步驟（3）制得的溶液中加入所稱取的有機(jī)酸，攪拌至溶解并攪拌均勻；
（4）在步驟（4）制得的溶液中加入所稱取的硅烷偶聯(lián)劑，攪拌至溶解并攪拌均勻，得到藍(lán)色溶液即制得本發(fā)明的陶化劑。
以此方法制備的陶化劑，ph值為2.5；比重為1.5/cm3，f-含量為16g/l。
本實(shí)例配制的陶化劑，對(duì)金屬表面進(jìn)行陶化處理，處理步驟如附圖1，使用濃度7-8％，ph4.8，溫度20℃，成膜速度快，成膜顏色明顯，抗腐蝕性好。
實(shí)施例3
稱取硫酸氧鈦18份，氟化鉀,4份，乙酸4份，乙烯基三甲氧基硅烷3份，并將對(duì)應(yīng)的去離子水置于反應(yīng)釜中，開啟攪拌。
（1）將稱取的鋯鈦鹽加入反應(yīng)釜中，攪拌至溶解并攪拌均勻；
（2）在步驟（2）制得的溶液中加入所稱取的氟化物，攪拌至溶解并攪拌均勻
（3）在步驟（3）制得的溶液中加入所稱取的有機(jī)酸，攪拌至溶解并攪拌均勻；
（4）在步驟（4）制得的溶液中加入所稱取的硅烷偶聯(lián)劑，攪拌至溶解并攪拌均勻，得到藍(lán)色溶液即制得本發(fā)明的陶化劑。
以此方法制備的陶化劑，ph值為3；比重為1.5/cm3，f-含量為18g/l。
本實(shí)例配制的陶化劑，對(duì)金屬表面進(jìn)行陶化處理，處理步驟如附圖1，使用濃度7-8％，ph4.8，溫度20℃，成膜速度快，成膜顏色明顯，抗腐蝕性好。
實(shí)施例4
稱取氟鋯酸鈦20份，氟化鉀5份，丙酸5份，改性的硅烷偶聯(lián)劑5份，并將對(duì)應(yīng)的去離子水置于反應(yīng)釜中，開啟攪拌。
并將對(duì)應(yīng)的去離子水置于反應(yīng)釜中，開啟攪拌。
（1）將稱取的鋯鈦鹽加入反應(yīng)釜中，攪拌至溶解并攪拌均勻；
（2）在步驟（2）制得的溶液中加入所稱取的氟化物，攪拌至溶解并攪拌均勻
（3）在步驟（3）制得的溶液中加入所稱取的有機(jī)酸，攪拌至溶解并攪拌均勻；
（4）在步驟（4）制得的溶液中加入所稱取的硅烷偶聯(lián)劑，攪拌至溶解并攪拌均勻，得到藍(lán)色溶液即制得本發(fā)明的陶化劑。
以此方法制備的陶化劑，ph值為3；比重為1.8/cm3，f-含量為20g/l。
本實(shí)例配制的陶化劑，對(duì)金屬表面進(jìn)行陶化處理，處理步驟如附圖1，使用濃度7-8％，ph4.8，溫度20℃，成膜速度快，成膜顏色明顯，抗腐蝕性優(yōu)于前三個(gè)實(shí)施例。