[发明专利]一种环保型无磷陶化膜形成溶液及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面涂装处理范畴，特别涉及一种金属材料的表面化学转化膜的形成工艺。

背景技术

金属材料在工业应用环境中通常会面临许多腐蚀问题，导致材料腐蚀失效。为赋予金属材料一定的防腐性能，工业上一般采取对金属进行表面涂装处理增加金属材料的抗腐蚀性能，尤其对广泛应用于汽车配件、五金家电等行业的金属基材。

金属涂装前必须进行表面处理，目前金属材料的涂装前处理通常分为含磷和无磷两种处理方式。现有的含磷处理是指采用磷化剂对金属表面进行磷处理使其表面形成一层磷化膜，含磷处理虽成膜性较强、耐腐蚀性和附着力皆较好，但在使用过程中产生大量含磷酸盐的废水和废渣，这些废水和废渣处理不仅耗能巨大且易造成环境污染等问题。一些无磷处理虽不产生磷污染，但含有一些镍、锰重金属离子等，亦会污染环境；另一些无磷处理在金属表面不进行氧化或置换反应，生成的膜层仅相当于防锈层的作用，虽然能对金属有一定的防护作用，但这种保护膜与底漆、塑粉等结合力和附着力都很差，时间久了很容易脱落。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中，一些金属表面涂装处理技术中，环境污染重，保护膜与底漆、塑粉的结合力、附着力差的缺点。

为解决这一技术问题，本发明提供的技术方案是：

本发明提供了一种用于制备金属表面陶化膜的，环保型无磷陶化膜形成溶液，该陶化膜形成溶液含有成膜剂0.5～3.5%和添加剂0.5～3.5%，陶化膜形成溶液的PH为2.5～5.5，

其中，成膜剂含有锆钛盐20～35%、酸根离子稳定剂10～15%，其余为水，

锆钛盐选自氟钛酸钠、氟钛酸钾、氟锆酸钾或氟锆酸钠；酸根离子稳定剂选自硝酸根离子稳定剂或氟离子稳定剂；

其中，添加剂含有成膜助剂6～10%，有机酸膜层调整剂0.5～6%，金属离子络合物螯合剂2～8%，弱酸性胺缓冲剂2～8%，表面活性剂清洁剂0.5～2%，其余为水，

成膜助剂为钠盐成膜助剂，选自钼酸钠、氟化钠或硝化钠；有机酸膜层调整剂选自单宁酸或柠檬酸；金属离子络合物螯合剂选自草酸、EDTA或酒石酸；弱酸性胺缓冲剂选自盐酸羟胺或二乙醇胺；表面活性剂清洁剂选自十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠，

以上所述百分比皆为质量分数。

本发明还提供了一种上述环保型无磷陶化膜形成溶液的制备方法，具体制备步骤为：

a）首先，将锆钛盐与稳定剂溶于水，配成成膜剂；

b）分别将成膜助剂、膜层调整剂、螯合剂、缓冲剂、清洁剂溶于水，配成添加剂；

c）加清水至处理槽体积的80%，溶解成膜剂后，边搅拌，边加入添加剂，得到溶液A；

d）边搅拌边加PH调节剂到溶液A中，调节PH后加满清水，得到溶液B，即陶化膜形成溶液，确保溶液B的PH值在2.5～5.5范围内，成膜剂与添加剂各自占陶化膜形成溶液的质量分数，皆为0.5～3.5%，

PH调节剂选自碳酸铵或碳酸氢铵粉末。

本发明提供了一种上述环保型无磷陶化膜形成溶液的应用，即利用该陶化膜形成溶液，在金属表面制备环保型无磷陶化膜的应用，具体为，使用陶化膜形成溶液，对金属进行陶化处理，处理0.5～3min后，用水冲洗金属并晾干后，即在金属表面生成了一层陶化膜，

其中，这里的陶化处理，可以为，将金属直接浸泡在陶化膜形成溶液中，浸泡0.5～3min；也可以为，将陶化膜形成溶液作为喷淋液，对金属进行喷淋，喷淋时间为0.5～3min，

在金属表面上，制得的陶化膜的色泽为蓝紫色，厚度为40～120nm。

本发明的有益效果是：利用本发明的陶化膜形成溶液，在金属表面制备陶化膜涂层，常温下即可操作，该表面处理方法适合于镀锌钢板、铝及铝合金等材料的表面处理过程，而且成膜过程可以在同一槽液中生产，省去了金属表面复杂的前处理过程，简化了生产工艺；成本低廉；陶化膜形成过程中不产生磷酸盐、镍、锰等污染离子，无沉淀废渣；生成的膜层与金属结合性良好，具有耐腐蚀功能。

具体实施方式

实施例1：

a）成膜剂配制为氟锆酸钾35%（质量分数，下同），氟离子稳定剂15%，其余皆为水；

b）添加剂配制为成膜助剂钼酸钠6%、膜层调整剂单宁酸0.5%、螯合剂草酸2%、缓冲剂二乙醇胺2%、清洁剂十二烷基苯磺酸钠0.5%，其余皆为水；

c）处理槽中加入800g清水，称取5g步骤a中制备的成膜剂溶于处理槽中，边搅拌，边加入35g步骤b中制备的添加剂，得到溶液A；