一種鋁材無鉻鈍化劑及其製備方法與流程

2023-05-28 03:29:41

本發明屬於金屬無鉻鈍化技術領域，特別是一種鋁材無鉻鈍化劑及其製備方法。

背景技術：

為了減少對環境和人體的危害，近年來人們開始尋找能夠代替鉻酸鹽鈍化的無鉻鈍化技術。目前國內外已經對無鉻鈍化技術做了廣泛的研究，並且逐步實現產業化，而國內對無鉻鈍化的研究開始了自主創新，替代進口的路。現有的無鉻鈍化工藝分為兩大類，有機物鈍化和無機物鈍化，其中無機類鈍化所用到的原料主要是Ti、Zr、Hf、V、Si、Mo、W、Mn、La、Ce等元素的氧化物或無機鹽以及添加一些有機物。

20世紀70年代就已開發無鉻轉化處理，以氟鋯酸、硝酸和硼酸為基礎的配方，可以提供鋁罐塗料的附著性，但是還不能滿足建築業的其他市場對於耐蝕性和附著力的需要。

20世紀80年代，美國Amchem Products inc、德國Henkel和日本Parkerizing等公司開發了磷酸鋯膜和磷酸鈦膜，性能有所提高。

20世紀90年代，由於環境保護的需要，鈦、鋯鹽鈍化技術得到了較快發展並實現了工業應用。據國外相關報導，在20世紀90年代中期歐洲鋁罐工業已經100％實現了無鉻轉化處理，而擠壓鋁型材只佔了不到25％。儘管無鉻轉化技術在過去lO年中研發出許多工藝，但是大生產應用，目前基本上是含鈦和鋯的化合物的無鉻處理。實踐證明，無鉻處理膜的性能更取決於整個化學預處理工藝過程，而不僅僅是化學轉化步驟，這種依賴關係要比鉻化嚴重得多。為彌補我國在鋁型材處理工藝相對落後，適應鋁材表面處理的質量與環保要求，提高鋯或(和)鈦系轉化膜的性能，往往在處理液中加入不同的有機聚合物。如丙烯酸聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和聚酯或聚乙烯吡咯烷酮.己內醯胺聚合物、含羧基或羥基的氨基樹脂、含有氨基，環氧基，乙烯基或氫硫基等親水基團的矽烷偶聯劑、水溶性的殼聚糖或其衍生物、N.甲基葡糖胺與聚乙烯基苯酚反應物等。但在實際的使用過程中，還存在鈍化膜附著力差，耐蝕性能不夠理想的問題。

技術實現要素：

為了解決現有技術問題，本發明提供一種鋁材無鉻鈍化劑，加工後的鋁材，其無鉻鈍化膜與鋁基體、噴塗塗層的附著性能和耐蝕性能大大提高。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為：一種鋁材無鉻鈍化劑，溶液中各原料組分及其含量為：矽氧烷低聚物60-150ppm，氟鋯酸200-500ppm，硝酸鋯60-120ppm，水性納米二氧化矽10-50ppm，氨水10-100ppm，水性丙烯酸樹脂100-400ppm，其餘為去離子水。

進一步的，所述的鋁材無鉻鈍化劑，其特徵在於：溶液中各原料組分及其含量為：矽氧烷低聚物90-120ppm，氟鋯酸300-400ppm，硝酸鋯80-100ppm，水性納米二氧化矽25-35ppm，氨水40-60ppm，水性丙烯酸樹脂200-300ppm，其餘為去離子水。

進一步的，所述的鋁材無鉻鈍化劑，其特徵在於：溶液中各原料組分及其含量為：矽氧烷低聚物105ppm，氟鋯酸350ppm，硝酸鋯90ppm，水性納米二氧化矽30ppm，氨水50ppm，水性丙烯酸樹脂250ppm，其餘為去離子水。

本發明所提供一種上述的鋁材無鉻鈍化劑的製備方法，包括以下步驟：配備相應重量份的原料，在轉速50r/min攪拌下，先加入矽氧烷低聚物，攪拌3-5分鐘加入氟鋯酸和硝酸鋯，攪拌3-5分鐘後加入水性納米二氧化矽、氨水和水性丙烯酸樹脂，3-5分鐘後加餘量的去離子水混合均勻，用氨水調整PH值至2-4之間，上述所述氨水的量，需要根據溶液的PH值來定。

本發明具有如下有益效果：

本發明無鉻鈍化劑是在鋯系處理劑的基礎上加入高分子有機樹脂和矽烷偶聯劑，獲得了無機物和有機物兩種鹽類的各自優勢，大大提高了鈍化膜的附著力，同時還兼具了鋯系工藝控制簡便和聚合物系耐腐蝕性能高的優點，比單獨無機鋯系、鈦系、錳系及有機聚合物處理具有更優越的綜合性能，其機主要機理有二個方面，一是無機物鋯系與鋁基體上的鋁離子發生反應生成氟鋁化合物、鋯鹽、鋁氧化物薄膜，並結合形成網狀交聯無機納米陶瓷層離子鏈鍵，沉積在鋁合金表面，形成穩定、不連續的氧化膜覆蓋鋁合金表層；二是有機物高分子樹脂、矽烷偶聯劑上羥基、羧基與鋁離子、鋯離子發生雜化交聯鏈鍵，形成膠體聚合物防護薄膜，進一步填充原氟鋁化合物、鋯鹽、鋁氧化物薄膜的縫隙，形成無機與有機完整連續的膜層，氟鋁化合物、鋯鹽、鋁氧化物鑲嵌於有機聚合物中，最終形成膠體緻密的無鉻鈍化膜層，大大提高了無鉻鈍化膜與鋁基體、噴塗塗層的附著性能和耐蝕性能。

具體實施方式

下面結合具體實施例，對本發明作進一步的描述：

實施例1：一種鋁材無鉻鈍化劑，溶液中各原料組分及其含量為：矽氧烷低聚物60ppm，氟鋯酸200ppm，硝酸鋯60ppm，水性納米二氧化矽10ppm，氨水10ppm，水性丙烯酸樹脂100ppm，其餘為去離子水，配備相應重量份的原料，在轉速50r/min攪拌下，先加入矽氧烷低聚物，攪拌3-5分鐘加入氟鋯酸和硝酸鋯，攪拌3-5分鐘後加入水性納米二氧化矽、氨水和水性丙烯酸樹脂，3-5分鐘後加餘量的去離子水混合均勻，用氨水調整PH值至2-4之間，氨水的量根據PH值來定。

實施例2：一種鋁材無鉻鈍化劑，溶液中各原料組分及其含量為：矽氧烷低聚物150ppm，氟鋯酸500ppm，硝酸鋯120ppm，水性納米二氧化矽50ppm，氨水100ppm，水性丙烯酸樹脂400ppm，其餘為去離子水，配備相應重量份的原料，在轉速50r/min攪拌下，先加入矽氧烷低聚物，攪拌3-5分鐘加入氟鋯酸和硝酸鋯，攪拌3-5分鐘後加入水性納米二氧化矽、氨水和水性丙烯酸樹脂，3-5分鐘後加餘量的去離子水混合均勻，用氨水調整PH值至2-4之間，氨水的量根據溶液的PH值來定。

實施例3：一種鋁材無鉻鈍化劑，溶液中各原料組分及其含量為：矽氧烷低聚物90ppm，氟鋯酸300ppm，硝酸鋯80ppm，水性納米二氧化矽25ppm，氨水40ppm，水性丙烯酸樹脂200ppm，其餘為去離子水。配備相應重量份的原料，在轉速50r/min攪拌下，先加入矽氧烷低聚物，攪拌3-5分鐘加入氟鋯酸和硝酸鋯，攪拌3-5分鐘後加入水性納米二氧化矽、氨水和水性丙烯酸樹脂，3-5分鐘後加餘量的去離子水混合均勻，用氨水調整PH值至2-4之間，氨水的量根據PH值來定。

實施例4：一種鋁材無鉻鈍化劑，溶液中各原料組分及其含量為：矽氧烷低聚物120ppm，氟鋯酸400ppm，硝酸鋯100ppm，水性納米二氧化矽35ppm，氨水60ppm，水性丙烯酸樹脂300ppm，其餘為去離子水。配備相應重量份的原料，在轉速50r/min攪拌下，先加入矽氧烷低聚物，攪拌3-5分鐘加入氟鋯酸和硝酸鋯，攪拌3-5分鐘後加入水性納米二氧化矽、氨水和水性丙烯酸樹脂，3-5分鐘後加餘量的去離子水混合均勻，用氨水調整PH值至2-4之間，氨水的量根據PH值來定。

實施例5：一種鋁材無鉻鈍化劑，溶液中各原料組分及其含量為：矽氧烷低聚物105ppm，氟鋯酸350ppm，硝酸鋯90ppm，水性納米二氧化矽30ppm，氨水50ppm，水性丙烯酸樹脂250ppm，其餘為去離子水。按所述無鉻鈍化劑的各組份備料，在轉速50r/min攪拌下，先加入矽氧烷低聚物，攪拌3-5分鐘加入氟鋯酸和硝酸鋯，攪拌3-5分鐘後加入水性納米二氧化矽、氨水和水性丙烯酸樹脂，3-5分鐘後加餘量的去離子水混合均勻，用氨水調整PH值至2-4之間，氨水的量根據PH值來定。

以上實施例所述的鋁材無鉻鈍化劑加工後的產品，其主要性能測試(按GB5237.4-2008標準)：

高壓水煮測試：2小時通過；

銅加速腐蝕鹽霧測試：240小時通過。

本發明提供的鋁材無鉻鈍化劑，可以大大提高了無鉻鈍化膜與鋁基體、噴塗塗層的附著性能和耐蝕性能。

以上所述之實施例子只為本發明之較佳實施例，並非以此限制本發明的實施範圍，故凡依本發明之形狀、原理所作的變化，均應涵蓋在本發明的保護範圍內。