[发明专利]一种水基中性钢铁无铬强钝化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种以高分子螯合剂为主要成份的一种水基中性钢铁无铬强钝化剂。 

背景技术

钢铁材料的腐蚀无时无刻不在发生。据统计，每年约有10％的钢材因为腐蚀而无法回收。为防止腐蚀，减少因钢铁材料腐蚀而造成的巨大损失，就必须采取各种各样的防腐方法，对钢铁表面进行处理以提高其耐腐蚀性能就是其中一种手段，而传统的钢铁表面处理方法存在着使用有害物质而使得环境负荷较大的问题。目前采用的方法主要有磷化法、油性防锈剂、水性防锈、水性树脂清漆，水性树脂漆，水性缓蚀型防锈、钝化等方法。 

钢铁经磷化后，虽具有一定的油漆附着力和防腐蚀性，但只能作为涂装前处理的手段，如单独使用仍需要进行封闭处理来达到所需的耐蚀性；它不是一种理想的最终钝化处理手段。且磷化液中一般含有亚硝酸盐和Mn²⁺、Ni²⁺等有毒有害成份。而近年来国内外对废水中重金属离子的含量有严格限制，我国目前的排放标准为1mg/L，而德国的排放标准要求不超过0.5ppm。 

水性防锈是目前防锈行业最热门的话题。其原因是：油性防锈剂已难适应目前的环保要求。油性防锈剂通常都含有易挥发的有机溶剂，有机溶剂本身大都有毒易燃，其挥发物对大气、水源的污染也是很现实的环保问题。有机溶剂残留在固化膜中的缓慢释放过程，造成的对工厂、操作人员造成的健康损害也是不争的事实。另外，有机溶剂本身的高成本，也使油性防锈剂在市场上越来越失去竞争力。 

对于水性防锈剂(尤其是全水性防锈剂)而言，目前面临的问题是需要提高功能剂的防锈能力，以满足市场对其防锈功能和使用方便性的要求。 

水性树脂清漆，是不加入固料和色料的水性树脂溶液或乳化液。 

水性树脂漆，是加入固料和色料的水性树脂悬浮液或乳化悬浮液。 

二者的原理都是利用干燥固化后的树脂膜，覆盖在钢铁/铸铁表面，阻隔钢铁/铸铁表面铁原子与空气和水的接触，达到相应的防锈目的。

水性树脂清漆和水性树脂漆的防锈效果一般都较好。其存在的缺陷是：通常都能用目视或手感察觉到其存在，无法完整地保持工件原有外观；成本极高；需二次加工的工件不宜使用，否则面临除去树脂膜的问题；防火性能差；通常都有微量有机溶剂污染。水性缓蚀型防锈剂：该缓蚀剂是一种近年来被广泛使用的防锈功能剂。其原理是：利用缓蚀剂对新生成的钢铁/铸铁表面铁原子的吸附功能，覆盖在钢铁/铸铁表面，阻隔钢铁/铸铁表面铁原子与空气的接触，从而达到相应的防锈目的。 

由于缓蚀剂只是吸附型的，因此其结合功能弱，易在溶剂存在及潮热环境中被破坏。因此，缓蚀型防锈剂一般只能做短期防锈使用。在潮热环境下会迅速丧失其防锈功能。最常见的无机缓蚀型防锈剂主要有亚硝酸钠与纯碱的复合液。常见的有机缓蚀型防锈剂是：石油磺酸盐、有机膦胺类复合液。 

现有钢铁的钝化主要采用铬酸或铬酸盐的稀溶液进行封闭，这种方法具有优良的耐蚀性、低成本等优点。但是，该钝化剂中均含有对人体有害的六价铬(Cr⁶⁺)，它具有致癌性，废水处理困难，成本高。目前，我国对含Cr⁶⁺废水的排放标准要求十分严格，Cr⁶⁺不超过0.1mg/m³；另外欧盟委员会和欧洲议会颁布的电子电器设备废弃物的指令(WEEE)和电子电器设备中限制使用某些有害物质的指令(RoHS)，都明确规定了对六价铬使用的严格限制。因此，无铬化是钢铁表面处理技术的发展所面临的重大挑战，开发无铬钝化产品显得尤为重要和必要。近年来，国内外对于无铬钝化工艺的研究十分活跃，典型的工艺中均采用和铬同属VIA族的钼酸盐、钨酸盐、稀土金属盐等，但研究领域主要集于镀锌镀锡件、钢铁以及铝及铝合金的无铬钝化，如英国Loughborough大学研究了钼酸盐钝化处理过程中的电化学特性，结果表明钼酸盐钝化可以提高锌、锡等金属耐蚀性，但总体效果不如铬酸盐钝化。 

黄可坤发明的一种无铬钝化液(专利申请号：20040108)，其特征在于游离元素形成的盐、络合剂、氧化还原剂等组成，可解决现有镀锌层及钝化液中含有有害的六价铬和三价铬元素问题，实现对电镀锌层和热镀锌层的钝化，但未解决钢铁中长期防腐问题。 

刘万青发明的铜质制冷件无铬钝化剂(专利申请号：200410041702)，其特征在于钝化液由有机酸、磷酸钠、氨基三叉磷酸、丙烯酸铵等组成。主要解决铜质制冷管无铬钝化问题。