[发明专利]一种无磷无渣常温皮膜剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属表面处理技术领域，具体来讲是能处理多种金属表面的性能强于传统磷化液的环保型无磷无渣常温皮膜剂及其使用方法。

背景技术

金属在运输、加工及处理过程时，遇到潮湿的大气或更为恶劣的环境中，金属表面非常容易被氧化或被腐蚀。如：钢铁表面在潮湿空气中的作用下会形成较为疏松的氧化膜而被锈蚀，全世界每年因腐蚀造成的直接经济损失巨大；铝材表面虽有天然形成的氧化膜保护不受大气侵蚀，但是溶易被酸碱所腐蚀。同时金属表面也会吸附一些杂质油污等，对金属表面的涂装极为不利。因此，对金属表面的处理是相当重要的。

金属表面处理方法多样，其中最为常用的主要是化学处理方法，通常在金属表面形成化学转化膜，这类化学转化膜不仅在金属表面会形成一层致密化学膜，防止金属表面的腐蚀，还可以增强与涂料漆膜基底的附着力。各类金属的处理方法和工艺流程都各有不同，如：钢铁板材表面处理常用锌系和铁系磷化液；铝材表面处理通常使用六价铬或三价铬钝化处理等等。

锌系和铁系磷化发展历史悠久，技术较为成熟，通常作为铁材、镀锌板和电解板等表面处理，主要通过化学或电化学反应，在表面形成难溶、稳定的磷化膜。这类磷化膜主要用于金属表面的短期防护，具有成膜速度较快、附着力好，防腐性能强，耐腐蚀时间长等优点，常用作涂料的底层，用途广泛。但目前我国对磷化物控制严格，限制磷化产品的污染和无磷排放。

传统的六价铬钝化工艺技术成熟、操作简单便捷，并因其性质稳定、钝化膜性能优良、价格低廉而曾被广泛使用铝材和镀锌板的钝化。六价铬具有极强毒性且可致癌的重金属离子，严重污染环境和危害人类健康。随着人们对环保意识的增强，六价铬钝化被严格限制。本世纪初，欧盟签署了一项法令，规定在车辆材料和部件中禁止使用六价铬。因此铝材钝化剂发展方向主要为环保无毒，省材节能，耐腐蚀性能更强的钝化剂。目前，市场上已经出现一些环保型的皮膜剂，还处理发展趋势。

无磷无渣环保型皮膜剂是传统磷化剂的升级换代产品，能处理多种金属表面，实现一剂多用。既能完全取代金属前处理的磷化或钝化剂，又能长期使用，更节省成本。工艺流程简单，常温下操作即可进行，无须再做表面调整或钝化封闭，降低能耗。所产生的膜层厚度仅为磷化膜厚度的几百分之一，达到纳米级，附着力强于任何一种磷化皮膜剂，耐腐蚀性能强。另外，该环保型皮膜剂不含亚硝酸盐、磷酸盐、铬离子以及其它有毒重金属离子、有害挥发性物质和有机污染物等，无需进行污水处理可直接排放，从根本上解决污染问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型环保且耐腐蚀性能更强的无磷无渣常温皮膜剂，其包含氟锆酸、氢氟酸、硝酸镁和过氧化氢的水溶液。

本发明的无磷无渣常温皮膜剂包含以下组分：

氟锆酸，选取质量分数为40％，A成分中用量为30～40g/L，C成分中用量为50～100g/L。

氢氟酸，选取质量分数为55％，A成分中用量为150～400g/L。

过氧化氢，选取质量分数为35％，B成分中用量为3～8g/L。

硝酸镁为六水合硝酸镁，B成分中用量为300～450g/L，C成分中用量为100～160g/L。

溶剂为水。

该无磷无渣常温皮膜剂的组分为：

A成分为：

氟锆酸           30～40g/L；

氢氟酸           150～400g/L；

溶剂为水。

B成分为：

硝酸镁           300～450g/L；

过氧化氢         3～8g/L；

溶剂为水。

无磷无渣常温皮膜剂的补充剂C成分为：

氟锆酸           50～100g/L；

硝酸镁           100～160g/L；

溶剂为水。

本发明的无磷无渣常温皮膜剂中，氟锆酸是成膜剂的主要成分。氟锆酸盐在金属表面形成致密的氧化锆薄膜和锆酸盐沉淀微晶皮膜；氟化氢参与皮膜的形成，参与调节溶液的pH值，控制溶液中的总酸和游离酸度保持在一定范围内，稳定氟锆酸在金属表面反应形成的皮膜；硝酸镁是强氧化剂，少量的过氧化氢溶液也具有一定的促进作用，加速皮膜的形成。

无磷无渣常温皮膜剂溶液的配制及使用方法主要如下：

(1)取20～40g A和15～20g B混合，然后加水至1L，并充分搅拌均匀，即得无磷无渣常温皮膜剂溶液，比重为1.15～1.3kg/L，控制总酸度为13.5±0.6点，游离酸度为10±0.4点。