專利名稱：：鑄件表面處理劑及其制備方法
技術領域：
：本發明涉及一種鑄件表面處理劑及其制備方法，特別適合鑄鐵材料或其他鐵基金屬材料的表面處理，屬于金屬表面處理領域。
背景技術：
：金屬表面處理的主要目的是提高金屬材料的防腐蝕性能。利用簡單、安全的方法進行金屬表面處理，一直是人們追求的目標。但現有的表面處理方法所用表面處理劑大多含有對環境有害的物質，如鈰Se、鉻Cr、銅Cu、硫S等，而且表面處理工藝比較復雜。例如目前市場上可用于鑄件發黑的表面處理劑產品(牌號HH902)，其膜成分主要為鈰Se、鉻Cr、銅Cu、硫S、鐵Fe、氧0，現在的常規處理工藝包括除油和除銹一噴涂或浸漬一晾干。在中國專利公開的技術中同樣存在上述問題，例如CN1139706公開的“鑄件耐腐蝕處理溶液及其應用的鑄件防腐處理工藝”是采用含有釩酸鈉NaVO3或釩酸銨NH4VO3或二者的混合物的鹽酸或硝酸作為處理劑對鑄件進行表面處理，其處理工藝首先將鑄件拋光并對表面脫脂處理，再將鑄件置于耐腐蝕處理溶液中，在鑄件表面形成附著基底膜，然后清洗鑄件，再在鑄件表面的附著基底膜上涂覆防腐蝕涂層并干燥；CN101386981公開的“抗腐蝕劑和用于金屬表面的防腐蝕工藝”是采用包含磷酸和/或選自鋯Zr、鈦Ti、鉿Hf和硅Si的一種或多種元素的至少一種氟酸或其陰離子的溶液，以及乙烯基吡咯烷酮的均聚或共聚物作為處理劑。上述公開的兩種方法都含有重金屬元素、強腐蝕物質，而且處理工藝要求高；CN101130863公開的“發黑磷化液的制備方法”是含有硝酸鎳、檸檬酸、氟硼酸鈉、間硝基苯、磺酸鈉、鎢酸鈉等物質的表面處理劑；CN1139705公開的“常溫鋼鐵發黑劑”、CN1085606公開的“鋼鐵常溫快速發黑劑"都是利用含硒體系，在一定酸度條件下于鋼鐵表面進行復雜的氧化還原反應和緩慢連續的沉淀反應滿足發黑要求，操作難控制且復雜；而目前通常采用的含磷酸的表面處理劑，其磷化工藝包括制品打磨一水洗一除油一水洗一除銹一水洗一磷化一水洗一晾干，工序太多。因此，目前急需開發一種低毒、環保而且處理工序簡化的鑄件表面處理劑。
發明內容本發明的第一個目的是提供一種低毒、環保、處理工序簡化且防腐蝕效果明顯的鑄件表面處理劑。實現本發明第一個目的的技術方案是一種鑄件表面處理劑，其特點是它的組分及按體積百分數計各組分的含量如下磷酸530%，含830個碳原子的脂肪酸鹽0.055.0%，含13個碳原子的一元醇1080%，表面活性劑0.0256.0%，香精或色素02%，水060%。上述鑄件表面處理劑中，它的組分及按體積百分數計各組分的含量如下磷酸19%，含830個碳原子的脂肪酸脂肪酸鹽0.8%，含13個碳原子的一元醇50%，表面活性劑0.2%，水30%。上述鑄件表面處理劑中，所述表面活性劑是非離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑、兩性表面活性劑之中的一種或幾種。上述鑄件表面處理劑中，所述表面活性劑是非離子型表面活性劑0P-10、6503、TX-IO之中的一種或幾種。上述鑄件表面處理劑中，所述含830個碳原子的脂肪酸鹽是含830個碳原子的脂肪酸的鉀鹽、鈉鹽、銨鹽、鋰鹽、銣鹽之中的一種或幾種。上述鑄件表面處理劑中，所述含13個碳原子的一元醇是乙醇、異丙醇之中的一種或兩種。上述鑄件表面處理劑中，所述水是自來水或去離子水或蒸餾水。本發明的第二個目的是提供一種簡單的制備低毒、環保、處理工序簡化且防腐蝕效果明顯的鑄件表面處理劑的方法。實現本發明第二個目的的技術方案是一種鑄件表面處理劑的制備方法，其特點是①按鑄件表面處理劑各組分和含量準備各組分鑄件表面處理劑各組分及按體積百分數計各組分的含量如下磷酸530%，含830個碳原子的脂肪酸鹽0.055.0%，含13個碳原子的一元醇1080%，表面活性劑0.0256.0%，香精或色素02%，水060%；②具體操作a)在容器中加入4050%步驟①準備的水，升溫至6575°C，先加入含830個碳原子的脂肪酸鹽攪拌至混合均勻，再加入含13個碳原子的一元醇攪拌至混合均勻；b)將容器中物料溫度降到2030°C，加入步驟①準備的其余組分及剩余的水，攪拌至混合均勻后，靜置、過濾，即制得鑄件表面處理劑；或者a)在容器中加入4050%步驟①準備的含13個碳原子的一元醇，升溫至6575°C，加入含830個碳原子的脂肪酸鹽攪拌至混合均勻；b)將容器中物料溫度降到2030°C，加入步驟①準備的其余組分及剩余的含13個碳原子的一元醇攪拌至混合均勻后，靜置、過濾，即制得鑄件表面處理劑。上述鑄件表面處理劑制備方法中，所述表面活性劑是非離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑、兩性表面活性劑之中的一種或幾種；所述含830個碳原子的脂肪酸鹽是含830個碳原子的脂肪酸的鉀鹽、鈉鹽、銨鹽、鋰鹽、銣鹽之中的一種或幾種；所述含13個碳原子的一元醇是乙醇、異丙醇之中的一種或兩種；所述水是自來水或去離子水或蒸餾水。上述鑄件表面處理劑制備方法中，所述表面活性劑是非離子型表面活性劑0P-10、6503、TX-10之中的一種或幾種。本發明的技術效果是本發明技術方案的鑄件表面處理劑各個組分具有下述優點①表面處理劑中的磷酸對鐵基材料具有一定的溶解性能，從而滿足一定的去銹要求，并且磷酸可以在被處理表面形成磷化層提供防腐蝕效果；②表面處理劑中的一元醇，一方面有助于去除表面油脂，通過醇類物質的揮發為磷化膜形成提供較好條件，另一方面還可以加速處理后鑄件表面的干燥速度，縮短處理時間；③表面處理劑中的含830個碳原子的脂肪酸鹽，一方面具有較好的緩蝕作用，因為當它們與鐵基基體作用時，會在鐵基表面形成一層吸附層，這層吸附層可以阻止酸性物質侵入，而且由于含830個碳原子的碳鏈具有疏水作用，又提高了防腐蝕性能，另一方面，含830個碳原子的脂肪酸鹽還可以為磷化膜形成提供合適條件，確保處理效果；④表面處理劑中的表面活性劑為其提供較好的浸潤性。同時，本發明技術方案的鑄件表面處理劑各個組分的配比合理不僅使各個組分的作用得以充分發揮而且各個組分還具有良好的協同作用。此外由于本發明表面處理劑不含重金屬元素和有害溶劑，因此還克服了現有表面處理劑氣味重，對人有危害，對環境有污染的缺點。特別是表面處理劑中的一元醇不僅對人和環境無害，而且使得鑄件的表面處理工藝省去了脫脂、除銹工序，可以直接采用噴涂或浸漬工藝處理，大大簡化了鑄件的表面處理工藝；而且處理后的鑄件干燥時間短，處理后工件外觀好，所形成的膜層涂裝結合力良好，可以作為涂裝預處理。有利于鑄件表面的后續處理。總之，采用本發明處理劑處理鑄件，可以滿足一定的去銹要求，并且可以在被處理表面形成具有防腐蝕效果膜層；該膜層涂裝結合力好，可以作為涂裝預處理。本發明鑄件表面處理劑的制備可以采用現有生產設備，且方法簡單。具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步說明，但不構成對本發明的任何限制。各實施例所用原料均為工業品，而且可以通過商業渠道購得。(一)制備鑄件表面處理劑實施例1①配方見表1表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>注0P-10是非離子型表面活性劑聚乙二醇辛基苯基醚的商品名稱②具體制備步驟a)在容器中加入4050%配方量的水，升溫至6575°C，先加入油酸鉀攪拌0.51小時至混合均勻，再加入乙醇攪拌至混合均勻；b)將容器中物料溫度降到2030°C，加入磷酸、表面活性劑0P-10及剩余的水，攪拌至混合均勻后，靜置、過濾，制得外觀透明均勻的液體即為本發明鑄件表面處理劑A。實施例2①配方見表2表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注6503是非離子型表面活性劑椰子油烷基醇酰胺磷酸酯鹽的商品名稱②具體制備步驟a)在容器中加入4050%配方量的乙醇，升溫至6575°C，入油酸鈉攪拌0.51小時至混合均勻；b)將容器中物料溫度降到2030°C，加入磷酸、表面活性劑6503及剩余的乙醇，攪拌至混合均勻后，靜置、過濾，即制得本發明鑄件表面處理劑B。實施例3①配方見表3表3<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>Ia^原料名稱用量，體積％^色素SοΓο自來水15.99注十二烷基苯磺酸鈉為陰離子型表面活性劑②具體制備步驟a)在容器中加入4050%配方量的水，升溫至6575°C，先加入油酸鈉攪拌0.51小時至混合均勻，再加入乙醇和異丙醇攪拌至混合均勻；b)將容器中物料溫度降到2030°C，加入磷酸、表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉、亮藍及剩余的水，攪拌至混合均勻后，靜置、過濾，制得外觀為藍色透明均勻的液體即為本發明鑄件表面處理劑C。實施例4①配方見表4表4原料名稱用量，體積％^磷酸磷酸(H3PO4含量85%)28含830個碳原子的脂肪酸鹽油酸銨θΓ§含13個碳原子的一元醇ZM71表面活性劑OP-IO02香精或色素0ο注0P-10是非離子型表面活性劑聚乙二醇辛基苯基醚的商品名稱②具體制備步驟a)在容器中加入4050%配方量的乙醇，升溫至6575°C，入油酸銨攪拌0.51小時至混合均勻；b)將容器中物料溫度降到2030°C，加入磷酸、表面活性劑0P-10及剩余的乙醇，攪拌至混合均勻后，靜置、過濾，即制得本發明鑄件表面處理劑D。實施例5①配方見表5表5<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>注6503是非離子型表面活性劑椰子油烷基醇酰胺磷酸酯鹽的商品名稱②具體制備步驟除配方不同外，具體制備步驟與實施例1相同，制得外觀透明均勻的液體即為本發明鑄件表面處理劑E。對比例1①配方見表6表6<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>注0Ρ-10是非離子型表面活性劑聚乙二醇辛基苯基醚的商品名稱②具體制備步驟a)在容器中加入4050%配方量的水，升溫至6575°C，先加入油酸鈉攪拌0.51小時至混合均勻；b)將容器中物料溫度降到2030°C，加入磷酸、表面活性劑0P-10及剩余的水，攪拌至混合均勻后，靜置、過濾，制得外觀透明均勻的液體即為即為對比表面處理劑1。對比例2①配方見表7表7<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>②具體制備步驟除配方不同外，具體制備步驟與對比例1相同，制得外觀透明均勻的液體即為對比表面處理劑2。(二)本發明鑄件表面處理劑性能檢測采用鑄鐵板作樣板，用實施例15制得的鑄件表面處理劑AE及對比例1和2制得的鑄件表面處理劑1和2分別對樣板進行噴涂、浸漬，然后按國家標準GB11376-97《金屬的磷酸鹽轉化膜》和GB6807-86《鋼鐵工件涂漆前磷化處理技術條件》檢測處理后樣板的外觀、除銹性能、防腐蝕性能、涂裝附著力、室內存放期，結果列在表8。表8<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>按照常規要求鑄件處理后，硫酸銅滴定變色時間越長越好，通常要求硫酸銅滴定>IOs；處理后鑄件一般室內存放時間氺24h；涂裝附著力要求<2級，1級最好，而表8數據表明，用本發明鑄件表面處理劑處理鑄件后，相關指標均滿足和超過上述常規要求。由此證明本發明處理劑處理鑄件，可以滿足一定的去銹要求，并且可以在被處理表面形成具有防腐蝕效果膜層；該膜層涂裝結合力好，可以作為涂裝預處理。權利要求一種鑄件表面處理劑，其特征在于，它的組分及按體積百分數計各組分的含量如下磷酸5～30％，含8～30個碳原子的脂肪酸鹽0.05～5.0％，含1～3個碳原子的一元醇10～80％，表面活性劑0.025～6.0％，香精或色素0～2％，水0～60％。2.根據權利要求1所述鑄件表面處理劑，其特征在于，它的組分及按體積百分數計各組分的含量如下磷酸19%，含830個碳原子的脂肪酸脂肪酸鹽0.8%，含13個碳原子的一元醇50%，表面活性劑0.2%，水30%。3.根據權利要求1或2所述鑄件表面處理劑，其特征在于，所述表面活性劑是非離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑、兩性表面活性劑之中的一種或幾種。4.根據權利要求3所述鑄件表面處理劑，其特征在于，所述表面活性劑是非離子型表面活性劑OP-IO、6503、TX-10之中的一種或幾種。5.根據權利要求1或2所述鑄件表面處理劑，其特征在于，所述含830個碳原子的脂肪酸鹽是含830個碳原子的脂肪酸的鉀鹽、鈉鹽、銨鹽、鋰鹽、銣鹽之中的一種或幾種。6.根據權利要求1或2所述鑄件表面處理劑，其特征在于，所述含13個碳原子的一元醇是乙醇、異丙醇之中的一種或兩種。7.根據權利要求1或2所述鑄件表面處理劑，其特征在于，所述水是自來水或去離子水或蒸餾水。8.一種鑄件表面處理劑的制備方法，其特征在于，①按鑄件表面處理劑各組分含量準備各組分鑄件表面處理劑各組分及按體積百分數計各組分的含量如下磷酸530%，含830個碳原子的脂肪酸鹽0.055.0%，含13個碳原子的一元醇1080%，表面活性劑0.0256.0%，香精或色素02%，水060%；②具體操作a)在容器中加入4050%步驟①準備的水，升溫至6575°C，先加入含830個碳原子的脂肪酸鹽攪拌至混合均勻，再加入含13個碳原子的一元醇攪拌至混合均勻；b)將容器中物料溫度降到2030°C，加入步驟①準備的其余組分及剩余的水攪拌至混合均勻后，靜置、過濾，即制得鑄件表面處理劑；或者a)在容器中加入4050%步驟①準備的含13個碳原子的一元醇，升溫至6575°C，加入含830個碳原子的脂肪酸鹽攪拌至混合均勻；b)將容器中物料溫度降到2030°C，加入步驟①準備的其余組分及剩余的含13個碳原子的一元醇攪拌至混合均勻后，靜置、過濾，即制得本發明鑄件表面處理劑。9.根據權利要求8所述的鑄件表面處理劑制備方法，其特征在于，所述表面活性劑是非離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑、兩性表面活性劑之中的一種或幾種；所述含830個碳原子的脂肪酸鹽是含830個碳原子的脂肪酸的鉀鹽、鈉鹽、銨鹽、鋰鹽、銣鹽之中的一種或幾種；所述含13個碳原子的一元醇是乙醇、異丙醇之中的一種或兩種；所述水是自來水或去離子水或蒸餾水。10.根據權利要求9所述鑄件表面處理劑制備方法，其特征在于，所述表面活性劑是非離子型表面活性劑0P-10、6503、TX-10之中的一種或幾種。全文摘要本發明涉及一種鑄件表面處理劑及其制備方法，其特征在于，它的組分及按體積百分數計各組分的含量如下磷酸5～30％，含8～30個碳原子的脂肪酸鹽0.05～5.0％，含1～3個碳原子的一元醇10～80％，表面活性劑0.025～6.0％，香精或色素0～2％，水0～60％。本發明表面處理劑克服了現有技術氣味重，對人有危害，對環境有污染的缺點，特別是表面處理劑中的一元醇不僅對人和環境無害，而且使鑄件的表面處理工藝省去了脫脂、除銹工序，鑄件可以直接采用噴涂或浸漬工藝處理，而且處理后的鑄件干燥時間短，處理后工件外觀好更利于鑄件表面的后續處理。本發明鑄件表面處理劑的制備可以采用現有生產設備，且方法簡單。文檔編號C23C22/07GK101805896SQ20101014748公開日2010年8月18日申請日期2010年3月31日優先權日2010年3月31日發明者劉景梅,吳紅燕,吳鵬申請人:南車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司