專利名稱：一種無鉻復合鈍化劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及金屬鈍化劑技術領域，具體涉及一種無鉻復合鈍化劑及其制備方法。
背景技術：
近幾十年來，我國一直使用六價鉻酸鹽鈍化，六價鉻酸鹽鈍化處理明顯提高熱浸鋅及鋅合金的耐蝕性，生成的鈍化膜具有自我修復作用，并且價格低廉，使用非常廣泛，但鉻酸鹽鈍化液中含有六價鉻這種劇毒致癌物，嚴重影響人體健康及污染環境。目前世界各國都開始限制或禁止使用鉻酸鹽處理方法，如歐盟2006年7月開始實施的無六價鉻產品的 ROHS環保法令。因此開發無毒環保、高效、低耗的無六價鉻鈍化技術，實現高品質、環境友好鋼材表面處理，需求非常迫切。目前代替六價鉻鈍化技術的是三價鉻鈍化技術，三價鉻的毒性僅為六價鉻的 1/100，三價鉻鈍化解決了環境污染的問題，但它畢竟含有毒的三價鉻離子，工廠對含有三價鉻離子的廢水處理起來困難，耗能大，近些年來國家提倡節能、減排的相關政策，限制一些耗能大戶，這對三價鉻鈍化提出了新的挑戰。于是無鉻鈍化被提到日程上來，掀起一陣無鉻鈍化的研究浪潮，無鉻鈍化相對于以上提到的兩種鈍化處理方法，具有無毒環保、高效、低耗等特點。無鉻鈍化包括無機鹽類鈍化、有機物鈍化和有機無機復合鈍化。無機鹽類鈍化包括鉬酸鹽、鎢酸鹽、硅酸鹽和稀土金屬鹽等無機鹽類鈍化。有機物鈍化包括單寧酸、植酸、油酸、有機硅烷等有機物鈍化。有機無機復合鈍化即無鉻復合鈍化包括植酸和磷酸鹽等的復合鈍化、硅烷偶聯劑處理、涂覆處理等復合鈍化方法。早期無機鹽類和有機物無鉻鈍化的耐蝕性不如六價鉻鈍化，無機鹽類鈍化形成的鈍化膜不像六價鉻鈍化膜具有自修復能力，在膜破損情況下，膜無法修復，造成鈍化膜耐蝕性下降。有機物鈍化雖然耐蝕性比無機鹽類鈍化好，但膜存在缺陷，耐蝕性不如六價鉻鈍化劑。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術存在的不足，提供一種無鉻復合鈍化劑及其制備方法，減少鉻污染的同時，使本發明鈍化劑的耐蝕性接近六價鉻鈍化劑。本發明的無鉻復合鈍化劑，各組分含量按質量百分比為Y-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷3. 0 10%，鉬酸鈉0. 1 3. 0%，氯化鈰0. 1 5. 0%，磷酸0. 5 4. 0%，醋酸 0. 5 4. 0%,水溶性環氧樹脂15 20%，水溶性丙烯酸樹脂5 15%，水10 30%，乙醇20 40%,其適用于處理鋼鐵、鋅及鋅合金，或鋁及鋁合金。本發明的無鉻復合鈍化劑的制備方法，按如下步驟進行
(1)配置硅烷溶液在室溫下，按質量百分比將20 40%的乙醇、3. 0 10%的水、3. 0 10%的Y -甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷混合，用醋酸調節溶液的PH值在4 6之間，將配好的硅烷溶液封閉放置至少2天時間，使硅烷發生醇解生成有利于形成鈍化膜的SiOH活性基團；(2)配置鉬酸鈉、氯化鈰混合水溶液按質量百分數將0.1 3. 0%的鉬酸鈉、0. 1 3. 0%的氯化鈰，0. 5 4. 0%的磷酸加入蒸餾水中，攪拌10分鐘，用醋酸或氨水調節pH值在 4 6之間；
(3)將配置好的鉬酸鈉、氯化鈰混合水溶液倒入硅烷溶液中，按質量百分比依次加入 15 20%的水溶性環氧樹脂、5 15%的水溶性丙烯酸樹脂，攪拌30分鐘，使鈍化液黏稠性達到35 46mPa . s，即得到最終產品。本發明含有水溶性高分子樹脂，無機緩蝕劑，與乙醇混合、形成無色、無毒環保、透明清澈的溶液。在室溫下，通過滾涂、刷涂，在鋼鐵、熱鍍鋅及合金，鋁及鋁合金表面上發生化學交聯反應，固化成膜。與現有技術相比，本發明的特點及其有益效果是
1.由于本發明的鈍化劑無六價鉻，所以極大了降低了對環境的污染；
2.本發明的鈍化劑的耐腐蝕性能接近六價鉻鈍化劑水平，突破了傳統有機和無機鈍化劑的性能瓶頸；
3.本發明制備方法簡單易行，原料在市場上均有銷售。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作詳細說明，但本發明的保護范圍不僅限于下述的實施例
本是實施例所用原料在市場上均有銷售； 本發明鈍化劑的耐蝕性評價方法如下
根據GB/T10125-1997中的中性鹽霧試驗來評價鈍化膜的耐蝕性，按照GB/ T10125-1997要求，NaCl溶液濃度為50士5g/L ；鹽霧箱溫度為35士2°C ；PH為6. 5-7. 2 ；噴霧壓力為70-170Kpa ；噴霧周期為連續噴霧72小時；鹽霧沉降速度為1 2ml/80cm2。利用網格法考察鍍層腐蝕率，腐蝕率用鍍層腐蝕面積占鍍層總面積的百分數來表示。用透明的劃有ImmX Imm方格的有機玻璃或塑料薄膜，將其覆蓋在待測試樣的主要表面上，則鍍層主要表面被劃分成若干方格，數出方格總數，設為N，(位于測試邊沿的方格，超過二分之一及以上者以一個方格計算，不到者略去不計)并輸出鍍層經過腐蝕試驗后有腐蝕點的方格數設為n，則其腐蝕率的計算公式為 腐蝕率=n/N X 100% η—腐蝕點占據格數N—覆蓋主要面積的總格數；
腐蝕評定按下列表1的腐蝕評級表來評價鍍層鈍化膜的耐蝕性。10級最好，0級最差；
表1腐蝕評級表
權利要求
1.一種無鉻復合鈍化劑，其特征在于各組分含量按質量百分比為Y -甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷3. 0 10%，鉬酸鈉0. 1 3. 0%，氯化鈰0. 1 5. 0%，磷酸0. 5 4. 0%，醋酸0. 5 4. 0%，水溶性環氧樹脂15 20%，水溶性丙烯酸樹脂5 15%，水10 30%，乙醇20 40%ο
2.根據權利要求1所述的一種無鉻復合鈍化劑，其特征在于其適用于處理鋼鐵、鋅及鋅合金，或鋁及鋁合金。
3.根據權利要求1所述的一種無鉻復合鈍化劑的制備方法，其特征在于按如下步驟進行(1)配置硅烷溶液在室溫下，按質量百分比將20 40%的乙醇、3.0 10%的水、 3. 0 10%的γ -甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷混合，調節溶液的pH值在4 6之間，將配好的硅烷溶液封閉放置至少2天時間，使硅烷發生醇解生成有利于形成鈍化膜的SiOH活性基團；(2)配置鉬酸鈉、氯化鈰混合水溶液按質量百分數將0.1 3. 0%的鉬酸鈉、0. 1 3. 0%的氯化鈰，0. 5 4. 0%的磷酸加入蒸餾水中，攪拌10分鐘，調節pH值在4 6之間；(3)將配置好的鉬酸鈉、氯化鈰混合水溶液倒入硅烷溶液中，按質量百分比依次加入 15 20%的水溶性環氧樹脂、5 15%的水溶性丙烯酸樹脂，攪拌30分鐘，使鈍化液黏稠性達到35 46mPa . s，即得到最終產品。
4.根據權利要求2所述的一種一種無鉻復合鈍化劑的制備方法，其特征在于步驟(1) 和步驟(2)中調節溶液的pH值選用醋酸或氨水。
全文摘要
本發明涉及金屬鈍化劑技術領域，具體涉及一種無鉻復合鈍化劑及其制備方法。本發明的無鉻復合鈍化劑，各組分含量按質量百分比為γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷3.0～10%，鉬酸鈉0.1～3.0%，氯化鈰0.1～5.0%，磷酸0.5～4.0%，醋酸0.5～4.0%，水溶性環氧樹脂15～20%，水溶性丙烯酸樹脂5～15%，水10～30%，乙醇20～40%，其適用于處理鋼鐵、鋅及鋅合金，或鋁及鋁合金。本發明含有水溶性高分子樹脂，無機緩蝕劑，與乙醇混合、形成無色、無毒環保、透明清澈的溶液。在室溫下，通過滾涂、刷涂，在鋼鐵、熱鍍鋅及合金，鋁及鋁合金表面上發生化學交聯反應，固化成膜。
文檔編號C23C22/42GK102168265SQ20111007239
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月25日 優先權日2011年3月25日
發明者李世偉, 涂贛峰, 石為喜, 胡亮, 郝儀, 高波 申請人:東北大學