[发明专利]环保无氟金属表面处理剂、金属表面处理方法

说明书

 

技术领域

本发明属于金属表面处理技术，具体是涉及一种适用于家电、汽车、五金行业产品涂装前处理的处理剂，更具体是涉及一种环保无氟金属表面处理剂；同时，本发明还公开了一种利用该环保无氟金属表面处理剂对金属表面进行处理的方法。

背景技术

无论是有一百多年历史的传统锌系磷化液，还是目前使用的陶化剂，都使用了氟化合物，尤其是当前具有典型的以氟锆酸、氟钛酸为主原料的无磷处理剂，不仅本身具有较强的毒性，而且其含氟离子对人体和环境的危害性都大于磷化液。为此，有必要研究一种对人体、对环境危害更小的环保型金属表面处理剂及其方法。

植酸是一种少见的金属多齿螯合剂，与金属离子配位时容易形成多个螯合环，形成的配位物稳定性极强，可在金属表面形成致密的单分子有机保护膜，有效阻止氧气等进入金属表面，进而阻止金属表面的腐蚀。同时该单分子有机膜层与有机涂层具有相似的化学性质，使金属表面和有机涂料有更强的结合力，因此，完全无氟的植酸金属表面处理剂有着广泛的应用前景。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种环保无氟金属表面处理剂，该表面处理剂属于节能、环保型完全无氟的处理剂，能较快地在金属表面形成一层致密的鲜艳蓝色转化膜，且该转化膜有极强的耐蚀性，和各种涂层结合力好。

为了实现该目的，本发明所采用的技术方案是：一种环保无氟金属表面处理剂，由以下重量百分比的原料制成：

植酸 0.2～20%；

植酸盐 0.1～10%；

稀土促进剂 0.001～0.1%；

有机促进剂 0.001～0.1%；

余量为水。

优选的，植酸为含量为45%以上的食品级产品，植酸的用量优选为0.5～10%，更优选为0.8～8%，例如0.2%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.5%、1.8%、2.5%、2.9%、3.5%、4.2%、4.8%、4.9%、5.5%、6.5%、7%、7.5%、7.9%、8%、8.5%、10%、11%、12%、13%、14%、15.5%、16%、17.5%、18%、19.5%、20%等，其用量低于0.1%将会导致难以成膜，而高于20%时将会导致成本太高且对成膜速度和耐蚀性没有任何好处。

优选的，植酸盐为植酸钠、植酸钙、植酸镁、植酸锌中的一种或两种以上，植酸盐的用量优选为0.2～5%，更优选为0.5～2%，例如0.1%、0.2%、0.5%、0.9%、1.5%、1.8%、2%、2.9%、3.5%、4.2%、4.8%、5%、5.5%、7%、7.5%、8%、9%、10%等。

优选的，稀土促进剂选自镧系化合物，例如硝酸铈、硝酸镧、硝酸铪等镧系化合物中的一种或两种以上，稀土促进剂的用量优选为0.005～0.05%，例如0.001%、0.0025%、0.005%、0.01%、0.025%、0.035%、0.05%、0.075%、0.088%、0.09%、0.095%、0.1%等，其用量不宜超过0.1%，否则会影响液体的稳定性。

优选的，有机促进剂为对苯二酚或者硝基化合物，硝基化合物可选择为间硝基苯磺酸等，有机促进剂的用量优选为0.05～0.1%。例如0.001%、0.0025%、0.0035%、0.005%、0.01%、0.025%、0.035%、0.05%、0.06%、0.075%、0.09%、0.095%、0.1%等，其用量大于0.1%将会导致溶解困难。

环保无氟金属表面处理剂的制备方法十分简单，不发生剧烈的化学反应，且无热量和废气产生，先在反应釜中加入三分之二的水（可优选为去离水），再依次加入植酸、植酸盐、稀土促进剂、有机促进剂，充分搅拌直至完全溶解成清澈的溶液即可。

利用环保无氟金属表面处理剂对金属表面处理的方法，对待处理工件依次进行碱性无磷脱脂处理、水洗处理、环保无氟金属表面处理剂处理、水洗处理、烘干处理和喷涂处理。其中，待处理工件为钢铁、锌、铝材质的冷轧板、热轧板或镀锌板涂装零件，环保无氟金属表面处理剂处理的工艺参数为：pH值为2.0～5.0，通过浸泡、喷淋方式常温处理0.5～10min。

本发明的环保无氟金属表面处理剂，完全无铬、无锆，可在钢、锌、铝金属表面形成一层致密均匀、耐蚀性强、和涂层附着力极好的转化膜，其处理方法简单，在常温下操作，原有的磷化、陶化处理设备不需任何改动就可使用，处理剂不使用强酸强碱，生产安全无排放；使用寿命长，更换时可直接排放。