一種金屬表面防腐蝕處理劑的製作方法

2023-04-25 23:49:36 2

一種金屬表面防腐蝕處理劑的製作方法
【專利摘要】本發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、氨基矽烷、1，2-二（三乙氧基甲矽烷基）乙烷和二（三乙氧基甲矽烷基）己烷組成；氟化鈦、硝酸鋯和氟化鋯以金屬元素換算佔處理劑總量的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；氨基矽烷與1，2-二（三乙氧基甲矽烷基）乙烷和二（三乙氧基甲矽烷基）己烷以摩爾比為17：3-9：1，其中，1，2-二（三乙氧基甲矽烷基）乙烷和二（三乙氧基甲矽烷基)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
【技術領域】
[0001]本發明屬於金屬表面處理領域，具體是指一種金屬表面防腐蝕處理劑。
【背景技術】
[0002]為了提高金屬表面的耐腐蝕性，通常會使用鉻酸鹽處理金屬表面或使用磷酸鹽處理金屬表面。但是在採用鉻酸鹽或磷酸鹽進行金屬表面處理過程中的廢水等對環境及勞動者的身體有嚴重的損害，隨著世界對環境的保護意識的增強，現使用鉻酸鹽或磷酸鹽受到的嚴格的限制。
[0003]雖然磷酸鹽進行金屬表面處理過程中，對勞動者的傷害較小，但是在後序的廢水中富磷化問題嚴重，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滷素替代磷酸根，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後同基體的結合相對最緊固。
[0005]但是，現技術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，並且後序的塗膜附著性也有差距。
【發明內容】

[0006]本發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金屬表面的處理效果，並且對後序的塗膜附著性也較大的提高。
[0007]本發明是通過以下技術方案實現的:
[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、氨基矽烷、1，
2-二(三乙氧基甲矽烷基)乙烷和二(三乙氧基甲矽烷基)己烷組成；
[0009]氟化鈦、硝酸鋯和氟化鋯以金屬元素換算佔處理劑總量的I IO-HOppm或550-650ppm,其中，氟化鈦與硝酸錯和氟化錯的金屬元素原子的比為1:1_1:3，硝酸錯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換算佔處理劑總量的10-30ppm;
[0011]氨基矽烷與1，2-二 (三乙氧基甲矽烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲矽烷基)己烷以摩爾比為17:3-9:1，其中，1，2-二 (三乙氧基甲矽烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲矽烷基)己烷以摩爾比為1:1。
[0012]所述的氛基矽烷包括有3_氛基丙基二甲氧基矽烷、3_氛基丙基二乙氧基矽烷、3_氣基丙基甲基二乙氧基矽烷、N-苯基-3-氣基丙基二甲氧基矽烷、N-( 2-氣基乙基)-3-氣基丙基二甲氧基矽烷或N- (2-氛基乙基)-3-氛基丙基二乙氧基矽烷一種或多種組合。[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、鋁以金屬元素換算佔處理劑總量的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樹脂，以固體成份濃度計50_1000ppm。
[0016]所述金屬表面處理劑中進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]本發明的有益效果是:
[0019]本發明的技術方案通過對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後工序的塗膜附著性，並且通過對氨基矽烷與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。
【具體實施方式】
[0020]以下通過實施例來詳細說明本發明的技術方案，應當理解的是，以下的實施例僅是示例性的，僅能用來解釋和說明本發明的技術方案，而不能解釋為是對本發明技術方案的限制。
[0021]在本發明中， 鈦化物和鋯化物是用於在金屬材料表面上形成含有鈦和鋯的化學轉換覆膜的物質，雖然這兩類化合物在金屬表面處理中屬於常用材料，但一直無法達到最佳效果，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換算佔處理劑總量的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]在本發明的技術方案中，當氟化鈦與硝酸鋯和氟化鋯的金屬元素原子的比為1:1時，氟化鈦、硝酸鋯和氟化鋯以金屬元素換算佔處理劑總量的550-650ppm為本發明的優選方案；當氟化鈦與硝酸鋯和氟化鋯的金屬元素原子的比為1:3時,氟化鈦、硝酸鋯和氟化鋯以金屬兀素換算佔處理劑總量的110-140ppm為本發明的優選方案。
[0023]在本發明的技術方案中，使用過氧釩酸組分，釩在防腐蝕方面具有比鈦或鋯更優秀的性能，但一直以來無法進行使用，其主要原因是，釩化物在金屬表面處理過程中的穩定性不足以達到應用程度，如何能夠實現釩在金屬表面的優秀表現，現有一些文獻及專利申請，但在實際生產中，釩化物的存儲難度大，易於沉澱的問題一直存在， 申請人:在研究過程中，得到了一個能夠防止釩化物沉澱的組成，其最基本的可能是氨基矽烷、1，2_ 二(三乙氧基甲矽烷基)乙烷和二(三乙氧基甲矽烷基)己烷發生縮合反應的縮合物有效的阻止了釩化物的沉澱，當然這還需要進行深入的研究。在本發明的過氧釩酸的製備方法不受限制。
[0024]在本發明的技術方案中，氨基矽烷、1，2- 二 (三乙氧基甲矽烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲矽烷基)己烷發生縮合反應，反應物在金屬表面的覆膜中用於提高覆膜的耐腐蝕性，以及提聞後處理塗I旲的附著性，其製備方法為使氣基矽烷、I，2- _.(二乙氧基甲娃烷基)乙燒和二(三乙氧基甲矽烷基)己烷在水、醇或酸性水溶液中進行水解而製得。
[0025]在本發明的技術方案中，氨基矽烷包括有3-氨基丙基三甲氧基矽烷、3-氨基丙基二乙氧基矽烷、3-氣基丙基甲基二乙氧基矽烷、N-苯基-3-氣基丙基二甲氧基矽烷、N- (2-氣基乙基)-3-氣基丙基二甲氧基矽烷或N- (2-氣基乙基)-3-氣基丙基二乙氧基矽烷的一種或多種組合。[0026]氨基矽烷與1，2-二 (三乙氧基甲矽烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲矽烷基)己烷以摩爾比為17:3-9:1，其中，1，2_ 二 (三乙氧基甲矽烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲矽烷基)己烷以摩爾比為1:1。
[0027]在本發明的氨基矽烷、I，2- 二 (三乙氧基甲矽烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲矽烷基)己烷的最終縮合物固體成份濃度佔處理劑總量的220-280ppm。
[0028]為了提高處理劑覆膜的耐腐蝕性並提高塗膜的附著性，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、鋁能夠提高塗膜的附著性，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塗膜的附著性，可以加入水溶性或水分散性有機樹脂，在本發明中，比如，環氧樹脂、丙烯酸樹脂等，其中，環氧樹脂的耐候性差，對用於室外的金屬表面處理時不選用環氧樹脂；丙烯酸樹脂的耐候性好，並適用於低溫，可以用於高寒地區，但該樹脂的硬度較大，脆性大，在進行處理時時間要小於其它樹脂的時間並且覆膜厚度也應當減小。當使用的樹脂有丙烯酸樹脂時，以固體成份計，不應當超過1000ppm,以 50_300ppm 最佳。
[0030]為了促進覆膜的形成，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，一方面還可以調整處理劑的PH值，本方案的處理劑的PH值為最優
3.2_4.5 ο
[0031]為了提高處理劑的穩定性和析出性，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、氨基矽烷、1，2-二 (三乙氧基甲矽烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲矽烷基)己烷組成；氟化鈦、硝酸鋯和氟化鋯以金屬元素換算佔處理劑總量的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換算佔處理劑總量的IOppm;氨基矽烷與1，2-二 (三乙氧基甲矽烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲矽烷基)己烷以摩爾比為17:3，其中，1，2_ 二(三乙氧基甲矽烷基)乙烷和二(三乙氧基甲矽烷基)己烷以摩爾比為I:lo
[0034]實施例二
[0035]一種金屬表面防腐蝕處理劑，由氟化鈦、硝酸鋯、氟化鋯、氨基矽烷、1，2-二 (三乙氧基甲矽烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲矽烷基)己烷組成；氟化鈦、硝酸鋯和氟化鋯以金屬元素換算佔處理劑總量的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換算佔處理劑總量的30ppm ;氨基矽烷與1，2-二 (三乙氧基甲矽烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲矽烷基)己烷以摩爾比為9:1，其中，1，2_ 二 (三乙氧基甲矽烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲矽烷基)己烷以摩爾比為1:1。
【權利要求】
1.一種金屬表面防腐蝕處理劑，其特徵在於:由氟化鈦、硝酸鋯、氟化鋯、過氧釩酸、氨基矽烷、I，2-二 (三乙氧基甲矽烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲矽烷基)己烷組成； 氟化鈦、硝酸鋯和氟化鋯以金屬元素換算佔處理劑總量的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換算佔處理劑總量的10-30ppm ； 氨基矽烷與1，2-二 (三乙氧基甲矽烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲矽烷基)己烷以摩爾比為17:3-9:1，其中，1，2_ 二 (三乙氧基甲矽烷基)乙烷和二 (三乙氧基甲矽烷基)己烷以摩爾比為1:1。
2.根據權利要求1所述的金屬表面防腐蝕處理劑，其特徵在於:所述的氨基矽烷包括有3_氛基丙基二甲氧基矽烷、3_氛基丙基二乙氧基矽烷、3_氛基丙基甲基二乙氧基娃燒、N-苯基-3-氛基丙基二甲氧基矽烷、N- (2-氛基乙基)-3-氛基丙基二甲氧基矽烷或N- (2-氛基乙基)-3-氛基丙基二乙氧基矽烷一種或多種組合。
3.根據權利要求1所述的金屬表面防腐蝕處理劑，其特徵在於: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.根據權利要求3所述的金屬表面防腐蝕處理劑，其特徵在於:金屬表面處理劑中鎂、鋁以金屬元素換算佔處理劑總量的100-500ppm。
5.根據權利要求3所述的金屬表面防腐蝕處理劑，其特徵在於:金屬表面處理劑中鑰以金屬元素換算佔處理劑總量的20-30ppm。
6.根據權利要求1所述的金屬表面防腐蝕處理劑，其特徵在於:所述金屬表面處理劑中包含有水溶性或水分散性有機樹脂，以固體成份濃度計50-1000ppm。
7.根據權利要求1所述的金屬表面防腐蝕處理劑，其特徵在於:所述金屬表面處理劑中進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量為50-10000ppm。
8.根據權利要求1所述的金屬表面防腐蝕處理劑，其特徵在於:所述金屬表面處理劑的 PH 值為 3.2—4.5。
【文檔編號】C23C22/34GK103540920SQ201310453336
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年9月27日 優先權日:2013年9月27日
【發明者】應興隆 申請人:寧波英科特精工機械股份有限公司