一种无铬钝化剂及对铝或铝合金表面进行钝化的方法技术

本发明专利技术提供了一种无铬钝化剂，包括如下重量百分含量的组分：水77.3～93.8％，水溶性树脂5.0～20.0％，偶联剂0.1～1.0％，纳米无机材料0.2～0.5％，络合剂0.5～1.0％，促进剂0.1～0.5％。本发明专利技术提供的无铬钝化剂应用于铝及铝合金表面的钝化，得到的钝化膜耐腐蚀性优良，与基材表面的漆膜及粉末涂料具有优异的结合能力。实验结果表明，使用本发明专利技术的无铬钝化剂处理后的铝及铝合金表面防腐蚀性能提高，钝化膜耐盐雾72小时以上，漆膜的湿膜附着力提高，耐压力锅水煮2小时以上，且成膜质量不易受环境因素的影响，操作简单，适合现场使用。

Chromium free passivating agent and method for passivating aluminium or aluminium alloy surface

The invention provides a chromium free passivating agent, which comprises the following components by weight percent: 77.3 to 93.8% water, water soluble resin 5 ~ 20%, 0.1 ~ 1% coupling agent, nano inorganic materials from 0.2 to 0.5%, the complexing agent 0.5 ~ 1%, 0.1 ~ 0.5% accelerator. The chromate free passivating agent provided by the invention is applied to the surface passivation of aluminum and aluminum alloy, and the passive film obtained has excellent corrosion resistance, and has excellent binding ability with the paint film and powder coating on the base material surface. The experimental results show that the aluminum and Aluminum Alloy surface chromium free passivation agent after the corrosion resistance to improve the use of the invention, the passivation film of salt spray for more than 72 hours, the wet film adhesion of paint film to improve the resistance to pressure cooker, boiled for 2 hours or more, and the film quality is not affected by environmental factors, simple operation suitable for field use.

【技术实现步骤摘要】
一种无铬钝化剂及对铝或铝合金表面进行钝化的方法
本专利技术涉及一种金属表面处理
，特别涉及一种无铬钝化剂及对铝或铝合金表面进行钝化的方法。
技术介绍
铝及其合金具有低密度、低成本、高机械强度、导热性能优良、导电性强、易加工和易回收等特点，在各个行业中得到广泛的应用，但是，铝及其合金长期受恶劣条件影响时，其耐腐蚀能力会明显降低。在金属进行钝化处理可以在其表面形成一层组织细密的薄膜，可以大大提高金属的抗腐蚀性。在铝及铝合金表面处理措施中，六价铬酸盐处理技术已被广泛应用，利用铬酸根的强氧化性在铝及其合金表面形成氧化物和铬酸盐构成的钝化膜，该膜层与基体有良好的结合力，能显著提高铝合金的耐腐蚀性。但是铬酸盐转化处理液中含有对人体和环境极为有害的六价铬离子，不仅处理过程中会产生污染，而且转化膜中的六价铬还将导致处理产品在日后使用及废弃时对环境造成二次污染，因此随着人们环保意识和对六价铬离子毒害性的认识的提高，六价铬化学转化处理技术的使用越来越受严格限制。基于此，目前国内外在铝及铝合金表面处理行业中积极寻找新的出路—无铬金属表面处理剂。近年来，得到公认且在市场中已经应用的无铬表面处理剂有锆钛类无铬钝化剂、锰系类无铬钝化剂及纯硅烷处理剂等。然而，这些无铬钝化剂效果并不理想，所形成的钝化膜往往质量较差，漆膜附着力较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种环境友好、形成的钝化膜耐腐蚀性优良无铬钝化剂，且成膜因素不因环境中酸度和温度的变化而受到影响，操作简单方便，适合现场使用。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种无铬钝化剂，包括如下重量百分含量的组分：水77.3～93.8％，水溶性树脂5～20％，偶联剂0.1～1％，纳米无机材料0.2～0.5％，络合剂0.5～1％，促进剂0.1～0.5％；优选的，所述水溶性树脂为羟基丙烯酸树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、环氧基改性丙烯酸树脂和水性聚氨酯中的一种或几种的混合物。优选的，所述水溶性树脂的固含量为20～30wt％；所述水溶性树脂的重均分子质量为10000～30000。优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂。优选的，所述硅烷偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物。优选的，所述纳米无机材料为纳米硅溶胶、纳米晶硅、纳米二氧化铈和纳米二氧化钛中的一种或几种的混合物。优选的，所述纳米无机材料的粒径为20～80nm。优选的，所述络合剂为植酸、羧基硫代丁二酸和羟基乙叉二磷酸中的一种或几种的混合物。优选的，所述促进剂为乙酸和/或硝酸。本专利技术提供了一种利用上述方案所述无铬钝化剂对铝或铝合金表面进行钝化的方法，包括以下步骤：将铝或铝合金进行脱脂处理；将所述脱脂后的铝或铝合金依次进行第一道水洗、第二道水洗和第三道水洗；将所述第三道水洗后的铝或铝合金进行无铬钝化；将所述钝化后的铝或铝合金进行第四道水洗和干燥。本专利技术提供了一种无铬钝化剂，包括如下重量百分含量的组分：水77.3～93.8％，水溶性树脂5～20％，偶联剂0.1～1％，纳米无机材料0.2～0.5％，络合剂0.5～1％，促进剂0.1～0.5％。本专利技术提供的无铬钝化剂不含六价铬离子，环境友好，无污染，可以代替传统采用含铬酸盐及传统的无铬金属表面处理剂对金属表面进行处理，尤其是适用于铝及铝合金涂装前的钝化处理；得到的钝化膜具有大量的羧基、羟基、氨基和环氧基等活性点，与基材表面的漆膜及粉末涂料具有优异的结合能力，耐腐蚀性优良，且其成膜因素不容易受环境因素的影响，操作简单，适合现场使用。实验结果表明，使用本专利技术的无铬钝化剂处理后的铝及铝合金表面防腐蚀性能提高，耐盐雾72小时以上，漆膜的湿膜附着力提高，耐压力锅水煮2小时以上。具体实施方式本专利技术提供了一种无铬钝化剂，包括如下重量百分含量的组分：水77.3～93.8％，水溶性树脂5～20％，偶联剂0.1～1％，纳米无机材料0.2～0.5％，络合剂0.5～1％，促进剂0.1～0.5％。本专利技术提供的无铬钝化剂包括重量百分含量为5～20％的水溶性树脂，优选为10～18％，更优选为12～15％。在本专利技术中，所述水溶性树脂优选为羟基丙烯酸树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、环氧基改性丙烯酸树脂和水性聚氨酯中的一种或几种的混合物；所述水溶性树脂的混合物优选为2～3种水溶性树脂的混合物，更优选为羟基丙烯酸树脂和有机硅改性丙烯酸树脂的混合物或有机硅改性丙烯酸树脂和水性聚氨酯的混合物；所述羟基丙烯酸树脂和有机硅改性丙烯酸树脂的混合物中羟基丙烯酸树脂和有机硅改性丙烯酸树脂的重量比优选为1～1.5:1，更优选为1.2～1.3:1；所述有机硅改性丙烯酸树脂和水性聚氨酯的混合物中有机硅改性丙烯酸树脂和水性聚氨酯的重量比优选为1.2～1.8:1，更优选为1.3～1.5:1。在本专利技术中，所述水溶性树脂的固含量优选为20～30wt％，更优选为22～25wt％；所述水溶性树脂的重均分子质量优选为10000～30000，更优选为15000～25000。本专利技术提供的无铬钝化剂包括重量百分含量为0.1～1％的偶联剂，更优选为0.3～0.8％。在本专利技术中，所述偶联剂优选为硅烷偶联剂；所述硅烷偶联剂优选为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH-792)、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)和3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)中的一种或几种的混合物。在本专利技术中，所述硅烷偶联剂的混合物优选为2～3种硅烷偶联剂的混合物，更优选为KH-792和KH-560的混合物或KH-550和KH-560的混合物；所述KH-792和KH-560的混合物中KH-792和KH-560的质量比优选为1.5～2:1，更优选为1.6～1.8:1；所述KH-550和KH-560的混合物中KH-550和KH-560的质量比优选为1.3～1.6:1，更优选为1.4～1.5:1。本专利技术提供的无铬钝化剂中纳米无机材料的重量百分含量为0.2～0.5％，更优选为0.3～0.4％。在本专利技术中，所述纳米无机材料优选为纳米硅溶胶、纳米晶硅、纳米二氧化铈和纳米二氧化钛中的一种或几种的混合物；所述纳米无机材料混合物优选为2～3种纳米无机材料的混合物；更优选为纳米二氧化铈和纳米二氧化钛的混合物或纳米晶硅和纳米二氧化铈的混合物；所述纳米二氧化铈和纳米二氧化钛的混合物中纳米二氧化铈和纳米二氧化钛的质量比优选为1～1.5:1，更优选为1.2～1.3:1；所述纳米晶硅和纳米二氧化铈的混合物中纳米晶硅和纳米二氧化铈的质量比优选为1～1.5:1，更优选为1.2～1.3:1。在本专利技术中，所述纳米晶硅、纳米二氧化铈和纳米二氧化钛的粒径独立的优选为20～80nm，更优选为30～60nm，最优选为40～50nm；所述纳米硅溶胶中纳米二氧化硅的粒径优选为20～80nm，更优选为30～60nm，最优选为40～50nm；所述纳米硅溶胶的固含量优选为25～40wt％，更优选为30～35wt％。本专利技术提供的无铬钝化剂中络合剂重量百分含量为0.5～1％，更优选为0.6～0.8％。在本专利技术中，所述络合剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无铬钝化剂，其特征在于，包括如下重量百分含量的组分：水77.3～93.8％，水溶性树脂5～20％，偶联剂0.1～1％，纳米无机材料0.2～0.5％，络合剂0.5～1％，促进剂0.1～0.5％。

【技术特征摘要】
1.一种无铬钝化剂，其特征在于，包括如下重量百分含量的组分：水77.3～93.8％，水溶性树脂5～20％，偶联剂0.1～1％，纳米无机材料0.2～0.5％，络合剂0.5～1％，促进剂0.1～0.5％。2.根据权利要求1所述的无铬钝化剂，其特征在于，所述水溶性树脂为羟基丙烯酸树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、环氧基改性丙烯酸树脂和水性聚氨酯中的一种或几种的混合物。3.根据权利要求1或2所述的无铬钝化剂，其特征在于，所述水溶性树脂的固含量为20～30wt％；所述水溶性树脂的重均分子质量为10000～30000。4.根据权利要求1所述的无铬钝化剂，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂。5.根据权利要求4所述的无铬钝化剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和3-(甲基丙烯酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：张定军，陈玉娴，白雪，瞿朝云，李永通，甘明洋，王海燕，马应霞，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62