[发明专利]一种环保的金属表面处理剂及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于金属表面处理剂及其使用方法，更具体是一种无磷无铬的金属表面处理剂及其使用方法。

背景技术

磷化作为涂装前处理，已有100多年的历史，1869年授予Ross的英国专利，是世界上第一个关于磷化的专利。我国在上世纪80年代开始引进应用磷化技术，随着我国家电、汽车工业的快速发展，磷化液在我国大量使用，磷化液生产厂家也数不胜数；铬钝化也因有自修复功能，表现出很强的耐蚀性，在表面处理行业得到广泛应用。但磷化和铬钝化也带来严重的环境污染，磷化液中含有大量的无机磷，使用过程中随着废水的排放，引起河泊的富养化污染，甚至给我国城乡居民的饮用水安全造成了威胁；磷化液中还含有锌、锰、镍等危害人类健康的重金属，磷化过程中会产生大量的废渣也会严重污染环境，即使使用废水处理系统，不仅会增加企业的运行成本，也不能完全消除对环境的影响；铬钝化产品的六价铬具有极强的毒性，世界各国都在严格限制使用。面对我国环境污染日趋严重的形势，及我国对世界减排的承诺，迫切需要研究出替代磷化、铬钝化的节能环保产品和工艺。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种节能、环保型无磷无铬金属表面处理剂，能较快地在金属表面形成一层致密的转化膜，该转化膜有极强的耐蚀性，和各种涂层结合力好。

本发明的技术方案：

1)氟离子化合物                0.001-10％

2)锆离子和/或钛离子化合物     0.001-10％

3)硅烷偶联剂                  0.01-20％

4)二氧化硅                    0.001-10％

5)其余为自来水。

本发明的百分比浓度均为重量百分比浓度。

氟离子组成物没有特别限制，为氟化钠、氟硼酸钠、氟硅酸钠、氟锆酸、氟锆酸铵、氟钛酸、氟钛酸铵、氟钛酸钾中的一种或两种以上；含氟离子组成物的用量为0.001-10％，优选为0.1-5％，低于0.1％难以成膜，高于5％成膜变得不均匀且易返锈；

锆离子组成物没有特别限制，可以是碳酸锆、碳酸氧基锆铵、氟锆酸、氟锆酸铵中的一种或两种以上，锆离子组成物的用量为0.001-10％，优选为0.1-5％，低于0.1％不能形成致密的锆化膜，高于5％对成膜没有任何好处，还会增加成本；

二氧化硅为纳米二氧化硅、水分散性二氧化硅、或硅烷的水解缩合产物，二氧化硅的用量为0.001-10％，优选为0.05-5％，低于0.05％不能有效地和锆离子形成致密的耐蚀性强的转化膜，高于5％对成膜不会增加作用，还会增加成本，造成胶体的不稳定性；

硅烷偶联剂没有特别限制，可为乙烯基甲氧基硅烷、乙烯基乙氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种以上，硅烷偶联剂的用量为0.01-20％，优选为0.5-10％，低于0.5％，难以在金属表面形成和涂层结合力好的转化膜，高于10％形成的转化膜易开裂，且工作液变得不稳定。

为加快处理速度，还可在处理剂中加入促进剂，所述的促进剂为钼酸盐、稀土金属化合物、钴盐中的一种或两种以上，其用量为0.001-0.1％。

为保证该发明处理剂的贮存稳定性，还可在处理剂中加入稳定剂，所述的稳定剂为氯化钾、氯化钠、聚乙烯醇、丙三醇中一种，其用量为0.001-0.1％。

本发明的使用方法为：

步骤一：碱性无磷脱脂；

步骤二：两道水洗；

步骤三：表面处理，工艺参数：PH值4.0-6.0，总酸度2-10点，常温处理，处理时间0.5-10分种，处理方式：浸泡、喷淋；

步骤四：水洗；

步骤五：烘干；

步骤六：喷涂；

步骤七：固化。

锆(钛)盐转化膜技术是利用过渡金属复合盐在基体金属表面产生薄膜，这层薄膜起到提高金属的耐蚀性和与涂层附着力的能力。特别是锆和氟的反应产物氟锆酸，能在铁、锌、铝等金属表面产生致密的膜层。同族的钛盐、铪盐类有同样的成膜作用。

溶胶-凝胶成膜工艺是用适当的前驱体化合物经水解、聚合产生有机聚合物或金属氧化物(也可以两者都有)，形成胶体液体，进一步反应发生凝胶化，可以在金属表面形成耐腐蚀的薄膜，随着纳米材料技术的发展，原先主要用于陶瓷材料改性的此项技术，现已开始应用于各种材料表面处理领域，所以该技术也有称为纳米陶瓷转化技术。