本發明涉及應用于鋼鐵、鍍鋅板、純鋁以及鋁合金等金屬材料涂裝前的處理藥劑領域，其為鋯系皮膜處理劑，尤其涉及一種陶化劑。
背景技術：
傳統的磷酸鋅處理藥劑雖含有大量鎳、錳等重金屬，但由于其工藝簡單，價格低廉，在金屬材料涂裝前處理方面得到廣泛應用。無法忽視的是，磷酸鋅處理藥劑給大家帶來許多便利的同時，其排放的廢液中富含的重金屬給環境帶來嚴重的污染。隨著人類的環保意識日益增強，國家的環保政策不斷地推陳出新，磷化處理的地位受到了不可避免的撼動。所以，無磷磷化技術的開發將勢在必行。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種能使處理后的材料表面生成一層納米級陶瓷轉化膜，該膜具有優異的涂裝密著性、抗腐蝕性和抗沖擊能力，經陶化劑處理后的金屬材料涂裝后可通過百格測試與50KG沖壓測試，鹽霧測試時間能在500個小時以上，其不含磷、鎳、錳等重金屬，無渣，廢水處理簡單，可降低廢水處理的成本，減輕環境污染，符合歐盟WEEE&RoHS指令要求，并可同時處理鋼鐵、鍍鋅板、純鋁以及鋁合金等金屬材料，不需更換槽液，生產成本低，無需加熱使用，節能、環保、無污染的陶化劑。本發明是通過以下技術方案來實現的：
一種陶化劑，由下列重量比例成份組成：硝酸：6.6%-8.7%、氟鋯酸：9.7%-13.4%、硝酸鋯：3.0%-6.0%、氟化鈉：0.5%-1.0%、鉬酸銨：3.7%-5.9%、檸檬酸：5.0%-7.0%、酒石酸：4.5%-7.0%、鹽酸羥胺：5.0%-8.0%、無鉻鈍化添加劑Albritect CP40：0.1%-0.2%和去離子水：42.8-61.9%。
進一步地，該陶化劑的制備方法為：步驟一：首先將去離子水倒入攪拌機內，然后再將氟鋯酸、硝酸加入到去離子水中，啟動攪拌機，控制攪拌速度為30-40轉/min，攪拌時間為15-20分鐘，攪拌至氟鋯酸和硝酸完全溶解。
進一步地，步驟二：往攪拌機內加入硝酸鋯和氟化鈉得到混合物，將攪拌機內的混合物溫度加熱至55℃,攪拌速度控制為80轉/min，攪拌至硝酸鋯和氟化鈉完全溶解后，待攪拌機內混合物溫度降低至30℃、攪拌機在持續攪拌的過程中時，依次加入鉬酸銨、檸檬酸和酒石酸，當鉬酸銨、檸檬酸和酒石酸攪拌至完全溶解后，攪拌機再繼續攪拌20分鐘。
進一步地，步驟三：繼續往攪拌機內投入無鉻鈍化添加劑Albritect CP40，攪拌速度控制為50-60轉/min，當無鉻鈍化添加劑Albritect CP40攪拌至完全溶解后，攪拌機繼續攪拌15分鐘。
進一步地，步驟四：繼續往攪拌機內投入鹽酸羥胺，攪拌速度控制為50-60轉/min，當鹽酸羥胺攪拌至完全溶解后，攪拌機繼續攪拌45-50分鐘后制得陶化劑。
進一步地該陶化劑的使用方法為：步驟A：首先將水倒入到浸泡槽內，其次，開啟循環系統，將步驟四制得的陶化劑投入浸泡槽內，然后緩慢添加濃度為10%的碳酸氫銨溶液，接著，調整浸泡槽內的pH值在4-4.5之間，直至碳酸氫銨溶液完全溶解后，再次往浸泡槽內加入水，得到陶化劑工作液。
進一步地，步驟B：將清洗潔凈的待處理工件浸沒于陶化劑工作液中，浸泡時間為2-5分鐘，當待處理工件浸泡完畢后對其進行水洗，處理工件水洗完畢、風干后再根據客戶的要求進行下一步處理。
進一步地，在所述步驟A中，首次倒入浸泡槽內的水的重量與浸泡槽內的陶化劑工作液的重量比例為4：5。
進一步地，在所述步驟A中，步驟四制得的陶化劑投入浸泡槽內的重量與浸泡槽內的陶化劑工作液的重量比例為1：20。
進一步地，在所述步驟A中，投入浸泡槽內的濃度為10%的碳酸氫銨溶液的重量與浸泡槽內的陶化劑工作液的重量比例為1：20。
進一步地，在所述步驟A中，再次加入浸泡槽內的水的重量與浸泡槽內的陶化劑工作液的重量比例為1：10。
本發明的一種陶化劑，由下列重量比例成份組成：硝酸：6.6%-8.7%、氟鋯酸：9.7%-13.4%、硝酸鋯：3.0%-6.0%、氟化鈉：0.5%-1.0%、鉬酸銨：3.7%-5.9%、檸檬酸：5.0%-7.0%、酒石酸：4.5%-7.0%、鹽酸羥胺：5.0%-8.0%、無鉻鈍化添加劑Albritect CP40：0.1%-0.2%和去離子水：42.8-61.9%。本發明為鋯系皮膜處理劑，是一種新的金屬表面處理技術，采用本發明處理后的材料，其表面會生成一層納米級陶瓷轉化膜，使其具有優異的涂裝密著性、抗腐蝕性、抗沖擊能力，經陶化劑處理后的金屬材料涂裝后可通過百格測試與50KG沖壓測試，鹽霧測試時間能在500個小時以上，其不含磷、鎳、錳等重金屬，無渣，廢水處理簡單，可降低廢水處理的成本，減輕環境污染，符合歐盟WEEE&RoHS指令要求，并可同時處理鋼鐵、鍍鋅板、純鋁以及鋁合金等金屬材料，不需更換槽液，生產成本低，無需加熱使用，節能、環保、無污染。
具體實施方式
以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。
一種陶化劑，由下列重量比例成份組成：硝酸：6.6%-8.7%、氟鋯酸：9.7%-13.4%、硝酸鋯：3.0%-6.0%、氟化鈉：0.5%-1.0%、鉬酸銨：3.7%-5.9%、檸檬酸：5.0%-7.0%、酒石酸：4.5%-7.0%、鹽酸羥胺：5.0%-8.0%、無鉻鈍化添加劑Albritect CP40：0.1%-0.2%和去離子水：42.8-61.9%。
該陶化劑的制備方法為：步驟一：首先將去離子水倒入攪拌機內，然后再將氟鋯酸、硝酸加入到去離子水中，啟動攪拌機，控制攪拌速度為30-40轉/min，攪拌時間為15-20分鐘，攪拌至氟鋯酸和硝酸完全溶解。
步驟二：往攪拌機內加入硝酸鋯和氟化鈉得到混合物，將攪拌機內的混合物溫度加熱至55℃,攪拌速度控制為80轉/min，攪拌至硝酸鋯和氟化鈉完全溶解后，待攪拌機內混合物溫度降低至30℃、攪拌機在持續攪拌的過程中時，依次加入鉬酸銨、檸檬酸和酒石酸，當鉬酸銨、檸檬酸和酒石酸攪拌至完全溶解后，攪拌機再繼續攪拌20分鐘。
步驟三：繼續往攪拌機內投入無鉻鈍化添加劑Albritect CP40，攪拌速度控制為50-60轉/min，當無鉻鈍化添加劑Albritect CP40攪拌至完全溶解后，攪拌機繼續攪拌15分鐘。
步驟四：繼續往攪拌機內投入鹽酸羥胺，攪拌速度控制為50-60轉/min，當鹽酸羥胺攪拌至完全溶解后，攪拌機繼續攪拌45-50分鐘后制得陶化劑。
在其中一實施例中，該陶化劑的使用方法為：步驟A：首先將水倒入到浸泡槽內，其次，開啟循環系統，將步驟四制得的陶化劑投入浸泡槽內，然后緩慢添加濃度為10%的碳酸氫銨溶液，接著，調整浸泡槽內的pH值在4-4.5之間，直至碳酸氫銨溶液完全溶解后，再次往浸泡槽內加入水，得到陶化劑工作液。
步驟B：將清洗潔凈的待處理工件浸沒于陶化劑工作液中，浸泡時間為2-5分鐘，當待處理工件浸泡完畢后對其進行水洗，處理工件水洗完畢、風干后再根據客戶的要求進行下一步處理。
在其中一實施例中，在所述步驟A中，首次倒入浸泡槽內的水的重量與浸泡槽內的陶化劑工作液的重量比例為4：5。
在其中一實施例中，在所述步驟A中，步驟四制得的陶化劑投入浸泡槽內的重量與浸泡槽內的陶化劑工作液的重量比例為1：20。
在其中一實施例中，在所述步驟A中，投入浸泡槽內的濃度為10%的碳酸氫銨溶液的重量與浸泡槽內的陶化劑工作液的重量比例為1：20。
在其中一實施例中，在所述步驟A中，再次加入浸泡槽內的水的重量與浸泡槽內的陶化劑工作液的重量比例為1：10。
實施例1：
一種陶化劑，由下列重量比例成份組成：硝酸：7%、氟鋯酸：10.5%、硝酸鋯：4%、氟化鈉：0.7%、鉬酸銨：4%、檸檬酸：5.5%、酒石酸：5%、鹽酸羥胺：6%、無鉻鈍化添加劑Albritect CP40：0.13%和去離子水：57.17%。
該陶化劑的制備方法為：步驟一：首先將去離子水倒入攪拌機內，然后再將氟鋯酸、硝酸加入到去離子水中，啟動攪拌機，控制攪拌速度為32轉/min，攪拌時間為19分鐘，攪拌至氟鋯酸和硝酸完全溶解。
步驟二：往攪拌機內加入硝酸鋯和氟化鈉得到混合物，將攪拌機內的混合物溫度加熱至55℃,攪拌速度控制為80轉/min，攪拌至硝酸鋯和氟化鈉完全溶解后，待攪拌機內混合物溫度降低至30℃、攪拌機在持續攪拌的過程中時，依次加入鉬酸銨、檸檬酸和酒石酸，當鉬酸銨、檸檬酸和酒石酸攪拌至完全溶解后，攪拌機再繼續攪拌20分鐘。
步驟三：繼續往攪拌機內投入無鉻鈍化添加劑Albritect CP40，攪拌速度控制為51轉/min，當無鉻鈍化添加劑Albritect CP40攪拌至完全溶解后，攪拌機繼續攪拌15分鐘。
步驟四：繼續往攪拌機內投入鹽酸羥胺，攪拌速度控制為54轉/min，當鹽酸羥胺攪拌至完全溶解后，繼續攪拌46分鐘后制得陶化劑。
在其中一實施例中，該陶化劑的使用方法為：步驟A：首先將水倒入到浸泡槽內，其次，開啟循環系統，將步驟四制得的陶化劑投入浸泡槽內，然后緩慢添加濃度為10%的碳酸氫銨溶液，接著，調整浸泡槽內的pH值在4-4.5之間，直至碳酸氫銨溶液完全溶解后，再次往浸泡槽內加入水，得到陶化劑工作液。
步驟B：將清洗潔凈的待處理工件浸沒于陶化劑工作液中，浸泡時間為3分鐘，當待處理工件浸泡完畢后對其進行水洗，處理工件水洗完畢、風干后再根據客戶的要求進行下一步處理。
其中，在所述步驟A中，首次倒入浸泡槽內的水的重量與浸泡槽內的陶化劑工作液的重量比例為4：5。
其中，在所述步驟A中，步驟四制得的陶化劑投入浸泡槽內的重量與浸泡槽內的陶化劑工作液的重量比例為1：20。
其中，在所述步驟A中，投入浸泡槽內的濃度為10%的碳酸氫銨溶液的重量與浸泡槽內的陶化劑工作液的重量比例為1：20。
其中，在所述步驟A中，再次加入浸泡槽內的水的重量與浸泡槽內的陶化劑工作液的重量比例為1：10。
實施例2：
一種陶化劑，由下列重量比例成份組成：硝酸：7.5%、氟鋯酸：11%、硝酸鋯：5%、氟化鈉：0.8%、鉬酸銨：4.5%、檸檬酸：6%、酒石酸：6%、鹽酸羥胺：7%、無鉻鈍化添加劑Albritect CP40：0.16%和去離子水：52.04%。
該陶化劑的制備方法為：步驟一：首先將去離子水倒入攪拌機內，然后再將氟鋯酸、硝酸加入到去離子水中，啟動攪拌機，控制攪拌速度為36轉/min，攪拌時間為16分鐘，攪拌至氟鋯酸和硝酸完全溶解。
步驟二：往攪拌機內加入硝酸鋯和氟化鈉得到混合物，將攪拌機內的混合物溫度加熱至55℃,攪拌速度控制為80轉/min，攪拌至硝酸鋯和氟化鈉完全溶解后，待攪拌機內混合物溫度降低至30℃、攪拌機在持續攪拌的過程中時，依次加入鉬酸銨、檸檬酸和酒石酸，當鉬酸銨、檸檬酸和酒石酸攪拌至完全溶解后，攪拌機再繼續攪拌20分鐘。
步驟三：繼續往攪拌機內投入無鉻鈍化添加劑Albritect CP40，攪拌速度控制為54轉/min，當無鉻鈍化添加劑Albritect CP40攪拌至完全溶解后，攪拌機繼續攪拌15分鐘。
步驟四：繼續往攪拌機內投入鹽酸羥胺，攪拌速度控制為55轉/min，當鹽酸羥胺攪拌至完全溶解后，繼續攪拌47分鐘后制得陶化劑。
在其中一實施例中，該陶化劑的使用方法為：步驟A：首先將水倒入到浸泡槽內，其次，開啟循環系統，將步驟四制得的陶化劑投入浸泡槽內，然后緩慢添加濃度為10%的碳酸氫銨溶液，接著，調整浸泡槽內的pH值在4-4.5之間，直至碳酸氫銨溶液完全溶解后，再次往浸泡槽內加入水，得到陶化劑工作液。
步驟B：將清洗潔凈的待處理工件浸沒于陶化劑工作液中，浸泡時間為4分鐘，當待處理工件浸泡完畢后對其進行水洗，處理工件水洗完畢、風干后再根據客戶的要求進行下一步處理。
其中，在所述步驟A中，首次倒入浸泡槽內的水的重量與浸泡槽內的陶化劑工作液的重量比例為4：5。
其中，在所述步驟A中，步驟四制得的陶化劑投入浸泡槽內的重量與浸泡槽內的陶化劑工作液的重量比例為1：20。
其中，在所述步驟A中，投入浸泡槽內的濃度為10%的碳酸氫銨溶液的重量與浸泡槽內的陶化劑工作液的重量比例為1：20。
其中，在所述步驟A中，再次加入浸泡槽內的水的重量與浸泡槽內的陶化劑工作液的重量比例為1：10。
實施例3：
一種陶化劑，由下列重量比例成份組成：硝酸：8.2%、氟鋯酸：12.6%、硝酸鋯：5.5%、氟化鈉：0.9%、鉬酸銨：5.5%、檸檬酸：6.5%、酒石酸：6.5%、鹽酸羥胺：7.5%、無鉻鈍化添加劑Albritect CP40：0.19%和去離子水：46.61%。
該陶化劑的制備方法為：步驟一：首先將去離子水倒入攪拌機內，然后再將氟鋯酸、硝酸加入到去離子水中，啟動攪拌機，控制攪拌速度為39轉/min，攪拌時間為17分鐘，攪拌至氟鋯酸和硝酸完全溶解。
步驟二：往攪拌機內加入硝酸鋯和氟化鈉得到混合物，將攪拌機內的混合物溫度加熱至55℃,攪拌速度控制為80轉/min，攪拌至硝酸鋯和氟化鈉完全溶解后，待攪拌機內混合物溫度降低至30℃、攪拌機在持續攪拌的過程中時，依次加入鉬酸銨、檸檬酸和酒石酸，當鉬酸銨、檸檬酸和酒石酸攪拌至完全溶解后，攪拌機再繼續攪拌20分鐘。
步驟三：繼續往攪拌機內投入無鉻鈍化添加劑Albritect CP40，攪拌速度控制為59轉/min，當無鉻鈍化添加劑Albritect CP40攪拌至完全溶解后，攪拌機繼續攪拌15分鐘。
步驟四：繼續往攪拌機內投入鹽酸羥胺，攪拌速度控制為57轉/min，當鹽酸羥胺攪拌至完全溶解后，繼續攪拌49分鐘后制得陶化劑。
在其中一實施例中，該陶化劑的使用方法為：步驟A：首先將水倒入到浸泡槽內，其次，開啟循環系統，將步驟四制得的陶化劑投入浸泡槽內，然后緩慢添加濃度為10%的碳酸氫銨溶液，接著，調整浸泡槽內的pH值在4-4.5之間，直至碳酸氫銨溶液完全溶解后，再次往浸泡槽內加入水，得到陶化劑工作液。
步驟B：將清洗潔凈的待處理工件浸沒于陶化劑工作液中，浸泡時間為4.5分鐘，當待處理工件浸泡完畢后對其進行水洗，處理工件水洗完畢、風干后再根據客戶的要求進行下一步處理。
其中，在所述步驟A中，首次倒入浸泡槽內的水的重量與浸泡槽內的陶化劑工作液的重量比例為4：5。
其中，在所述步驟A中，步驟四制得的陶化劑投入浸泡槽內的重量與浸泡槽內的陶化劑工作液的重量比例為1：20。
其中，在所述步驟A中，投入浸泡槽內的濃度為10%的碳酸氫銨溶液的重量與浸泡槽內的陶化劑工作液的重量比例為1：20。
其中，在所述步驟A中，再次加入浸泡槽內的水的重量與浸泡槽內的陶化劑工作液的重量比例為1：10。
對分別采用上述重量比或方法制作的實驗1、實驗2和實驗3的陶化劑進行性能測試，其檢測項目和檢測結果如下：。
檢測項目一：處理時間：使用本發明的噴淋工件的處理時間為：30s-1.5min，浸泡工件的處理時間為：2-5 min。其中，實驗1的噴淋工件的處理時間為31s，浸泡工件的處理時間為3 min；實驗2的噴淋工件的處理時間為1 min，浸泡工件的處理時間為4 min；實驗3的噴淋工件的處理時間為1.2 min，浸泡工件的處理時間為4.5 min；其與傳統使用磷化處理劑的噴淋工件的處理時間為：3-5 min，浸泡工件的處理時間為：5-10 min相比較，其處理效率提高一倍以上。
檢測項目二：是否需要使用促進劑：實驗1、實驗2和實驗3的檢測結果均為：不需要，而傳統使用磷化處理劑的檢測結果是：需要。
檢測項目三：是否含有重金屬：實驗1、實驗2和實驗3的檢測結果均為：無，而傳統使用磷化處理劑的檢測結果是：含有鎳、錳、磷等重金屬。
檢測項目四：適合處理工件的材質：實驗1、實驗2和實驗3的檢測結果均為：鋼鐵、鍍鋅板和鋁材等；而傳統使用磷化處理劑的檢測結果是：鐵件。
檢測項目五：工業沉渣：實驗1、實驗2和實驗3的檢測結果均為：無或少量，而傳統使用磷化處理劑的檢測結果為：大量工業沉渣。
本發明以氟鋯酸（鋯鹽）為基礎在金屬表面生成一層納米級陶瓷膜，酸的侵蝕使金屬表面氫離子濃度降低，反應生成亞鐵離子。鹽酸羥胺的緩蝕作用使得工件在酸中不會過反應，從而不影響工件尺寸。溶液中游離態的鋯離子與酸緩慢反應，生成以活性中間體存在的單質鋯，其又以鉬酸鈉為反應活化體，加快了反應速度，進一步導致金屬表面氫離子濃度急劇下降，生成的單質鋯成為成膜晶核。
氟鋯酸的電離方程式：H2ZrF6→ZrF62-+2H+，由于表面的氫離子濃度急劇下降，導致氟鋯酸根電解平衡向右移動，最終成為氟鋯酸根離子。當表面電離出的氟鋯酸根離子，與溶液中的亞鐵離子達到溶度積Ksp時，就會形成氟鋯酸鹽沉淀,氟鋯酸鹽沉淀與水分子一起形成成膜物質，再以單質鋯的成膜晶核為中心不斷堆積。隨著成膜助劑不斷堆積作用，成膜晶核將形成晶粒，成膜物質再不斷地堆積覆蓋，最終會形成一道均勻致密的轉化膜。而檸檬酸，酒石酸與金屬離子形成的螯合物比具有相同配位原子的單嚙配體形成的絡合物要穩定，可以有效地阻止水中沉淀物的產生，改善膜層的質量。無鉻鈍化添加劑Albritect CP40對金屬表面潤濕能力強，使鍍鋅鋼板、鋁板等工件經鈍化處理后能在表面覆上一層單分子層，從而改善耐鹽霧性能，不影響后續涂層的附著力。
本發明的有益效果在于：
1、經本發明處理后的金屬材料，其涂裝后的附著力優異，可通過百格測試與50KG沖壓測試。
2、經本發明處理后的金屬材料，其涂裝后的抗腐蝕能力優異，鹽霧測試時間在500個小時以上。
3、本發明能在常溫下使用，無需加熱，大大節約了生產時的能源消耗。
4、本發明可同時處理鋼鐵、鍍鋅板和鋁材等材料，不需更換槽液，降低生產成本。
5、本發明不含磷、鎳、錳等重金屬，無渣，廢水處理簡單，可以降低廢水處理的成本，減輕環境污染。符合歐盟WEEE&RoHS指令要求。
本發明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發明的啟示下得出的其他任何與本發明相同或相近似的產品，均落在本發明的保護范圍之內。