紫銅無鉻化學轉化膜處理劑及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種紫銅無鉻化學轉化膜處理劑及其制備方法，包括以下物質成分及其含量：主成膜劑8～12g/L；促進劑4～8g/L；稀土鹽2～4g/L；絡合劑6～10g/L；調節劑2～4g/L；余量為水；經本發明轉化膜處理劑處理的紫銅表面與鉻酸鹽轉化膜處理劑處理的紫銅表面，經浸泡腐蝕試驗、失重試驗和中性鹽霧試驗對比后，結果表明其表面轉化膜的耐蝕性好于鉻酸鹽轉化膜處理劑處理的紫銅表面，完全可替代傳統的鉻酸鹽轉化膜處理劑，同時本發明所得到的紫銅無鉻化學轉化膜處理劑不含鉻酸鹽、且價格低耐蝕性好、使用方便、可實際應用于工業生產。
【專利說明】紫銅無鉻化學轉化膜處理劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及金屬腐蝕與防護【技術領域】，具體涉及一種紫銅無鉻化學轉化膜處理劑 及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 銅是與人類關系非常密切的有色金屬，被廣泛地應用于電氣、輕工、機械制造、建 筑工業、國防工業等領域，在中國有色金屬材料的消費中僅次于鋁。銅具有優良的導電性和 加工性能，在電氣、電子工業中應用最廣、用量最大，占總消費量一半以上。其中紫銅在電力 的電纜、電機、母線、變壓器、開關裝置及熱交換器、管道、太陽能加熱裝置、電子配件等行業 得到了廣泛應用。因此，銅是與人類生產生活息息相關的一種重要的有色金屬。
[0003] 銅的標準電極電勢是正值，具有較好的耐腐蝕性能，但在遇到酸性、堿性腐蝕介質 或在較高溫度及潮濕環境中就容易發生腐蝕和變色。為了防止銅的腐蝕和變色，采用化學 轉化膜處理是最常用的金屬防護方法。轉化膜的作用是將化學性質活潑的金屬單質轉變 成化學性質穩定的金屬化合物來提高金屬的熱力學穩定性，同時金屬表面的轉化物對環境 介質也起到了一定的隔離作用，從而提高金屬的耐蝕性能。傳統的金屬化學轉化膜處理主 要用鉻酸鹽轉化處理工藝（也稱鉻酸鈍化)，經其處理后的金屬表面所形成的轉化膜結構致 密，因此對金屬具有良好的防腐性能。但鉻酸鹽中含有六價鉻（Cr 6+)這種劇毒致癌物，已被 一些國家限制或禁止使用。如歐盟從2006年7月開始實施無鉻產品的R0HS環保法令，規 定進入歐盟市場的電子電器產品禁止使用六價鉻元素。我們國家也已出臺《重金屬污染綜 合防治"十二五"規劃》，對汞、鉻、鎘、鉛等重金屬進行重點防控。目前，我國重金屬對環境 污染的問題較為突出，已引起各級政府的高度關注，并對污染企業進行整治。因此，開發無 毒環保、高效低耗的紫銅無鉻化學轉化膜處理技術，已迫在眉睫。
【發明內容】
[0004] 本發明要解決的技術問題是提供一種不含鉻酸鹽、且價格低耐蝕性好、使用方便、 可實際應用于工業生產的紫銅無鉻化學轉化膜處理劑， 為解決上述問題，本發明采用如下技術方案： 一種紫銅無鉻化學轉化膜處理劑，包括以下物質成分及其含量： 主成膜劑 8?12g/L 促進劑 4?8g/L 稀土鹽 2?4g/L 絡合劑 6?10g/L 調節劑 2?4g/L 余量為水。
[0005] 作為優選的技術方案，所述主成膜劑為苯并三氮唑、3-氨基-1，2, 4-三氮唑的一 種或兩種。
[0006] 作為優選的技術方案，所述促進劑為鑰酸鈉、鎢酸鈉的一種或兩種。
[0007] 作為優選的技術方案，所述稀土鹽為硝酸鑭、硝酸鈰的一種或兩種。
[0008] 作為優選的技術方案，所述絡合劑為朽1檬酸、草酸的一種或兩種。
[0009] 作為優選的技術方案，所述調節劑為磺基水楊酸、單寧酸的一種或兩種。
[0010] 一種紫銅無鉻化學轉化膜處理劑的制備方法，包括以下制備步驟： 1) 配制1L紫銅無鉻化學轉化膜處理劑，選取主成膜劑8?12g/L、促進劑4?8g/L、稀 土鹽2?4g/L、絡合劑6?10g/L、調節劑2?4g/L、余量為水，將所選取的各個組分進行溶 解后均勻混合，得到處理劑溶液； 2) 將步驟1)中所得到的處理劑溶液，加熱至45?50°C，即得到本發明的紫銅無鉻化 學轉化膜處理劑。
[0011] 作為優選的技術方案，用所得到的紫銅無鉻化學轉化膜處理劑處理紫銅表面的時 間為4?5min。
[0012] 本發明的有益效果是：本發明以苯并三氮唑、3-氨基-1，2, 4-三氮唑為主成膜劑。 苯并三氮唑與3-氨基-1，2, 4-三氮唑是銅的有效緩蝕劑，與銅反應形成不溶性的絡合物轉 化膜，對銅表面起到保護作用，轉化膜的耐蝕性與主成膜劑的含量有關；鑰酸鈉與鎢酸鈉可 與主成膜劑產生協同作用，同時參與轉化膜的形成過程，從而有助于提高轉化膜的耐蝕性； 稀土鹽具有很高的活性及極強的界面吸附性，在處理劑中添加適量的稀土鹽可提高轉化膜 基底的結合力，是金屬表面的轉化膜更為致密、完整。試驗表明，稀土鹽含量不宜過高，否則 會使轉化膜的耐蝕性下降；檸檬酸、草酸作為絡合劑，可以絡合銅離子，降低銅離子濃度，使 轉化膜能夠均勻分布在基底表面，提高膜層質量；磺基水楊酸、單寧酸水溶液呈酸性，可調 節pH值，同時可與其他成膜物質起到協同作用。本發明得到的紫銅無鉻化學轉化膜處理 齊?，可替代含有六價鉻（Cr 6+)的鉻酸鹽轉化膜處理劑，是一種無毒、無污染、環保型的紫銅無 鉻化學轉化膜處理劑。傳統的化學轉化膜處理液，多含有毒致癌物六價鉻（Cr 6+)，已被許多 國家禁止或限制，因此研發新一代環保型無鉻化學轉化膜處理劑，已勢在必行。經本發明 轉化膜處理劑處理的紫銅表面與鉻酸鹽轉化膜處理劑處理的紫銅表面，經浸泡腐蝕試驗、 失重試驗和中性鹽霧試驗對比后，結果表明其表面轉化膜的耐蝕性好于鉻酸鹽轉化膜處理 劑處理的紫銅表面，完全可替代傳統的鉻酸鹽轉化膜處理劑。本發明轉化膜處理劑價格低、 使用方便，可應用于工業生產，市場前景良好。
【具體實施方式】
[0013] 下面對本發明的優選實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被 本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0014] 一種紫銅無鉻化學轉化膜處理劑，包括以下物質成分及其含量： 主成膜劑 8?12g/L 促進劑 4?8g/L 稀土鹽 2?4g/L 絡合劑 6?10g/L 調節劑 2?4g/L 余量為水。
[0015] 所述主成膜劑為苯并三氮唑、3-氨基-1，2, 4-三氮唑的一種或兩種。
[0016] 所述促進劑為鑰酸鈉、鎢酸鈉的一種或兩種。
[0017] 所述稀土鹽為硝酸鑭、硝酸鈰的一種或兩種。
[0018] 所述絡合劑為檸檬酸、草酸的一種或兩種。
[0019] 所述調節劑為磺基水楊酸、單寧酸的一種或兩種。
[0020] 一種紫銅無鉻化學轉化膜處理劑的制備方法，包括以下制備步驟： 1) 配制1L紫銅無鉻化學轉化膜處理劑，選取主成膜劑8?12g/L、促進劑4?8g/L、稀 土鹽2?4g/L、絡合劑6?10g/L、調節劑2?4g/L、余量為水，將所選取的各個組分進行溶 解后均勻混合，得到處理劑溶液； 2) 將步驟1)中所得到的處理劑溶液，加熱至45?50°C，即得到本發明的紫銅無鉻化 學轉化膜處理劑。
[0021] 用所得到的紫銅無鉻化學轉化膜處理劑處理紫銅表面的時間為4?5min。
[0022] 本發明的有益效果是：本發明以苯并三氮唑、3-氨基-1，2, 4-三氮唑為主成膜劑。 苯并三氮唑與3-氨基-1，2, 4-三氮唑是銅的有效緩蝕劑，與銅反應形成不溶性的絡合物轉 化膜，對銅表面起到保護作用，轉化膜的耐蝕性與主成膜劑的含量有關；鑰酸鈉與鎢酸鈉可 與主成膜劑產生協同作用，同時參與轉化膜的形成過程，從而有助于提高轉化膜的耐蝕性； 稀土鹽具有很高的活性及極強的界面吸附性，在處理劑中添加適量的稀土鹽可提高轉化膜 基底的結合力，是金屬表面的轉化膜更為致密、完整。試驗表明，稀土鹽含量不宜過高，否則 會使轉化膜的耐蝕性下降；檸檬酸、草酸作為絡合劑，可以絡合銅離子，降低銅離子濃度，使 轉化膜能夠均勻分布在基底表面，提高膜層質量；磺基水楊酸、單寧酸水溶液呈酸性，可調 節pH值，同時可與其他成膜物質起到協同作用。本發明得到的紫銅無鉻化學轉化膜處理 齊?，可替代含有六價鉻（Cr 6+)的鉻酸鹽轉化膜處理劑，是一種無毒、無污染、環保型的紫銅無 鉻化學轉化膜處理劑。傳統的化學轉化膜處理液，多含有毒致癌物六價鉻（Cr 6+)，已被許多 國家禁止或限制，因此研發新一代環保型無鉻化學轉化膜處理劑，已勢在必行。經本發明 轉化膜處理劑處理的紫銅表面與鉻酸鹽轉化膜處理劑處理的紫銅表面，經浸泡腐蝕試驗、 失重試驗和中性鹽霧試驗對比后，結果表明其表面轉化膜的耐蝕性好于鉻酸鹽轉化膜處理 劑處理的紫銅表面，完全可替代傳統的鉻酸鹽轉化膜處理劑。本發明轉化膜處理劑價格低、 使用方便，可應用于工業生產，市場前景良好。
[0023] 實施例1 配制1L紫銅無鉻化學轉化膜處理劑，用于紫銅表面化學轉化膜處理。
[0024] 取苯并三氮唑6g、3_氨基-1，2, 4-三氮唑2g、鑰酸鈉4g、硝酸鈰2g、檸檬酸6g、 單寧酸2g，余量為水，將所選取的各個組分進行溶解后均勻混合，得到處理劑溶液；將 40mmX40mmX 1mm的T2紫銅經超聲波清洗一水洗一脫脂一水洗一拋光一水洗一酸洗一水 洗后，放入到配制好的轉化膜處理劑中，處理劑溫度為45?50°C，處理時間為4min，然后水 洗、晾干。經轉化膜處理后的紫銅表面，膜層平整、光亮、均勻，耐硝酸點滴時間19.5s。
[0025] 實施例2 配制1L紫銅無鉻化學轉化膜處理劑，用于紫銅表面化學轉化膜處理。
[0026] 取3-氨基-1，2, 4-三氮唑8g、苯并三氮唑4g、鑰酸鈉2g、鎢酸鈉2g、硝酸鑭3g、檸 檬酸4g、草酸4g、磺基水楊酸3g，余量為水，將所選取的各個組分進行溶解后均勻混合，得 到處理劑溶液；將40mmX 40mmX 1mm的T2紫銅經超聲波清洗一水洗一脫脂一水洗一拋光一 水洗一酸洗一水洗后，放入到配制好的轉化膜處理劑中，處理劑溫度為45?50°C，處理時 間為5min，然后水洗、晾干。經轉化膜處理后的紫銅表面，膜層平整、光亮、均勻，耐硝酸點滴 時間20s。
[0027] 實施例3 配制1L紫銅無鉻化學轉化膜處理劑，用于紫銅表面化學轉化膜處理。
[0028] 取苯并三氮唑12g、鑰酸鈉6g、鎢酸鈉2g、硝酸鑭2g、硝酸鈰2g、檸檬酸5g、草酸 5g、磺基水楊酸4g，余量為水，將所選取的各個組分進行溶解后均勻混合，得到處理劑溶液； 將40mmX40mmX 1mm的T2紫銅經超聲波清洗一水洗一脫脂一水洗一拋光一水洗一酸洗一 水洗后，放入到配制好的轉化膜處理劑中，處理劑溫度為45?50°C，處理時間為5min，然后 水洗、晾干。經轉化膜處理后的紫銅表面，膜層平整、光亮、均勻，耐硝酸點滴時間20. 2s。
[0029] 實施例4 配制1L紫銅無鉻化學轉化膜處理劑，用于紫銅表面化學轉化膜處理。
[0030] 取3-氨基-1，2, 4-三氮唑12g、鑰酸鈉7g、硝酸鑭3g、草酸10g、磺基水楊酸 2g、單寧酸2g，余量為水，將所選取的各個組分進行溶解后均勻混合，得到處理劑溶液；將 40mmX40mmX 1mm的T2紫銅經超聲波清洗一水洗一脫脂一水洗一拋光一水洗一酸洗一水 洗后，放入到配制好的轉化膜處理劑中，處理劑溫度為45?50°C，處理時間為5min，然后水 洗、晾干。經轉化膜處理后的紫銅表面，膜層平整、光亮、均勻，耐硝酸點滴時間20. Is。
[0031] 實施例5 配制1L紫銅無鉻化學轉化膜處理劑，用于紫銅表面化學轉化膜處理。
[0032] 取苯并三氮唑6g、3_氨基-1，2, 4-三氮唑6g、鑰酸鈉8g、硝酸鑭4g、檸檬酸10g、 磺基水楊酸4g，余量為水，將所選取的各個組分進行溶解后均勻混合，得到處理劑溶液；將 40mmX40mmX 1mm的T2紫銅經超聲波清洗一水洗一脫脂一水洗一拋光一水洗一酸洗一水 洗后，放入到配制好的轉化膜處理劑中，處理劑溫度為45?50°C，處理時間為5min，然后水 洗、晾干。經轉化膜處理后的紫銅表面，膜層平整、光亮、均勻，耐硝酸點滴時間20. Is。
[0033] 以上各實施例中經本發明轉化膜處理后的試樣與鉻酸鹽轉化膜處理后的試樣，經 浸泡腐蝕試驗和中性鹽霧試驗所得對比結果，如下表所示： 表1 :不同試樣在3. 5wt. %NaCl溶液浸泡試驗中表面變化
【權利要求】
1. 一種紫銅無鉻化學轉化膜處理劑，其特征在于：包括以下物質成分及其含量： 主成膜劑 8?12g/L 促進劑 4?8g/L 稀土鹽 2?4g/L 絡合劑 6?10g/L 調節劑 2?4g/L 余量為水。
2. 根據權利要求1所述的紫銅無鉻化學轉化膜處理劑，其特征在于：所述主成膜劑為 苯并三氮唑、3-氨基-1，2, 4-三氮唑的一種或兩種。
3. 根據權利要求1所述的紫銅無鉻化學轉化膜處理劑，其特征在于：所述促進劑為鑰 酸鈉、鎢酸鈉的一種或兩種。
4. 根據權利要求1所述的紫銅無鉻化學轉化膜處理劑，其特征在于：所述稀土鹽為硝 酸鑭、硝酸鈰的一種或兩種。
5. 根據權利要求1所述的紫銅無鉻化學轉化膜處理劑，其特征在于：所述絡合劑為檸 檬酸、草酸的一種或兩種。
6. 根據權利要求1所述的紫銅無鉻化學轉化膜處理劑，其特征在于：所述調節劑為磺 基水楊酸、單寧酸的一種或兩種。
7. -種如權利要求1至6中任一項所述的紫銅無鉻化學轉化膜處理劑的制備方法，其 特征在于，包括以下制備步驟 ： 配制1L紫銅無鉻化學轉化膜處理劑，選取主成膜劑8?12g/L、促進劑4?8g/L、稀土 鹽2?4g/L、絡合劑6?10g/L、調節劑2?4g/L、余量為水，將所選取的各個組分進行溶解 后均勻混合，得到處理劑溶液； 將步驟1)中所得到的處理劑溶液，加熱至45?50°C，即得到本發明的紫銅無鉻化學轉 化膜處理劑。
8. 根據權利要求7所述的紫銅無鉻化學轉化膜處理劑的制備方法，其特征在于：用所 得到的紫銅無鉻化學轉化膜處理劑處理紫銅表面的時間為4?5min。
【文檔編號】C23C22/40GK104099598SQ201410357496
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2014年7月25日
【發明者】錢宏彬 申請人:錢宏彬