[发明专利]一种金属涂装前表面预处理剂及制备方法和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属涂装前表面表面预处理剂及制备方法和金属涂装前的使用方法。

背景技术

根据国标GB/T6807-2001《钢铁工件涂装前磷化处理技术》及《航空行业标准》HB/25080-1996中的相关规定，当今金属涂装前表面处理的标准方法采用的是以磷酸盐为基础的方法，通常称为磷化处理，磷化处理是在待涂装金属表面生成一层磷酸盐结晶的防护性膜，金属表面涂装后可获得良好附着力、涂层的抗冲击性能等机械性能，并提高涂层的耐腐蚀性能。铁基材和锌基材一般采用磷化技术，其基本原理是基材在含有磷酸及磷酸二氢盐的高温溶液中浸泡，将形成以磷酸盐沉淀物组成的晶粒状磷化膜，并产生磷酸一氢铁沉渣和氢气，反应的机理以Fe基材为例，其中反应式中的Me代表Zn、Ni：

8Fe+5Me(H₂PO₄)₂+8H₂O+H₃PO₄→Me₂Fe(PO₄)₂·4H₂O(膜)+Me₃(PO₄)·4H₂O(膜)+7FeHPO₄(沉渣)+8H₂↑

此反应的发生温度一般为38～55℃，反应过程工艺复杂，并且能耗大，在反应过程中需要加入促进剂含致癌物亚硝酸盐，生产过程中产生的废水中含有大量的Zn²⁺、Ni²⁺等重金属，废水中还含有大量的磷和氮，会造成水体的富营养化，对河流、湖泊的生态系统造成威胁，整个生产过程产生的有害物质不仅会给人身造成永久性的伤害，而且污染环境；此过程还产生大量沉渣，沉渣会堵塞管道和喷嘴，清洗管道和喷嘴要使用大量的盐酸或硝酸，不仅增加了维护和维修的工作量，加大生产成本，沉渣附着在预处理的金属表面，还会影响产品的品质，降低产品合格率；另外，此固体废弃物还有大量Zn²⁺、Ni²⁺、磷和氮，本身也会对环境造成污染。传统磷化处理的弊端，严重制约了其继续发展和应用。

中国专利申请号200810020748.2提出了一种包括硅烷偶联剂(SA)、水分散性二氧化硅、氟化合物、乙酸和水，通过表面调整剂、辅助成膜剂等主要成分筛选和复配，形成一层硅烷吸附膜，氟化合物用来增加硅烷吸附膜的致密度，但实验证明，在该申请给出的成膜温度下氟化合物难以成膜；故而使用该成膜剂代替磷化剂处理的金属表面后形成的膜层单一，耐腐蚀性能差，难以替代磷化剂。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种制备工艺简单且低毒、无污染的金属涂装前表面预处理剂及制备方法和金属表面涂装前表面预处理剂的使用方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种金属涂装前表面预处理剂，由下列重量份的组分组成：

成膜剂：15～19份；偶联剂：15～19份；水溶性的含F络合物：18～23份；水：85～90份。

所述的成膜剂为：选自纳米级的SiO₂、TiO₂、ZrO₂其中任意一种或两种的组合。

所述的偶联剂选自水溶性硅烷偶联剂、钛交联剂或铝锆交联剂溶液其中任意一种或两种的组合。

所述的水溶性的含F络合物选自H₂TiF₆、H₂ZrF₆、H₂HfF₆、H₂SiF₆或它们的盐类其中任意一种或两种的组合。

所述的金属涂装前表面预处理剂还含有5～9份的阻垢剂。

所述的阻垢剂选自聚丙烯酸或马来酸-丙烯酸共聚物。

所述的金属涂装前表面预处理剂的方法，先将15～19份的成膜剂用水充分润湿，再加入15～19份的偶联剂，搅拌分散制得胶体，然后加入18～23份的水溶性的含F络合物，并加入余量的水混合均匀制得成品。

在制得的成品中加入5～9份的阻垢剂，搅拌均匀，加酸调整处理剂的PH值为1.5～3.5。

所述的酸为H₂SO₄、HCl或HNO₃中的一种。