一种新型硅烷纳米三价铬钝化液及其制备方法技术

发明专利技术涉及一种新型硅烷纳米三价铬钝化液的配方及其制备方法，特别是提供了其工艺及制备过程。其配方组成由下述原料复配而成：三价铬的化合物3-10份，钛锆（锆硅）化合物3-8份，二氧氯化锆（铪）0-2份，硅烷偶联剂0-3份，表面润湿剂0-2份，无机酸1-5份，消泡剂0-0.5份，水70-90份。通过本工艺配制的硅烷纳米三价铬钝化液，稳定性好，可以适用于钢铁、锌和铝表面处理，在处理的工件上形成纳米级氧化物转化膜，可以大幅提升钝化膜的均匀性、细密性，进而提高其耐腐蚀性能。加入硅烷偶联剂后，可以提高膜附着力、钝化膜的硬度、耐磨损能力，进而增加其盐雾时间。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】专利技术涉及一种新型硅烷纳米三价铬钝化液的配方及其制备方法，特别是提供了其工艺及制备过程。其配方组成由下述原料复配而成：三价铬的化合物3-10份，钛锆（锆硅）化合物3-8份，二氧氯化锆（铪）0-2份，硅烷偶联剂0-3份，表面润湿剂0-2份，无机酸1-5份，消泡剂0-0.5份，水70-90份。通过本工艺配制的硅烷纳米三价铬钝化液，稳定性好，可以适用于钢铁、锌和铝表面处理，在处理的工件上形成纳米级氧化物转化膜，可以大幅提升钝化膜的均匀性、细密性，进而提高其耐腐蚀性能。加入硅烷偶联剂后，可以提高膜附着力、钝化膜的硬度、耐磨损能力，进而增加其盐雾时间。【专利说明】
本专利技术涉及金属表面处理领域的钝化技术，具体涉及一种新型硅烷纳米三价铬钝化液的配方及其制备方法。
技术介绍
铬酸盐是电镀和表面处理中常见钝化液的主要成分。目前一般采用的钝化液都选用六价铬酸盐，该类型的钝化液主要问题为六价铬的毒性大，会致癌，会对人体以及环境产生严重影响。随着人们环保意识的增强，六价铬的应用已逐渐受到限制。由于三价铬的毒性仅为六价铬毒性的1%，而且微量的三价铬还是人体必需的金属离子，且三价铬原料成本相对较低，因此，三价铬取代六价铬，将大大降低钝化液对环境的污染。三价铬作为钝化液的主要成分已经应用于生产，并取得了良好的结果。第一代三价铬钝化液中络合剂主要为氟化物，其耐腐蚀性差，已逐渐被淘汰。第二代三价铬钝化液中络合剂主要选用有机络合物，并加入其它金属，其耐腐蚀性大大提高；但是所形成的钝化层表面粗糙、存在许多微孔缺陷，影响钝化层的光亮度以及其耐腐蚀性能。第三代三价铬钝化液在第二代的基础上，直接加入封孔剂进一步提高了膜层的耐腐蚀性，更加趋近与实际应用。现有技术中，钝化液所添加的封孔剂有酸性硅溶胶以及纳米氧化硅等。中国专利CN101158038A公开了一种钝化液的配方中加入直径小于10纳米的酸性硅溶胶，其对钝化膜的光亮度影响较小，同时可以增加钝化膜的硬度。但是硅溶胶可能和三价铬发生反应，生成难溶的硅酸铬，可能导致钝化膜的均匀性降低，影响其抗腐蚀性能。张金生的硕士论文“电镀锌板Cr3+钝化及工艺研究”中加入的纳米级氧化硅来封闭钝化膜中的空隙，但是纳米氧化硅分散在钝化液中为非均相，其表面能非常高，容易发生团聚，因此也不能很好的形成均匀的钝化层。
技术实现思路
本专利技术目的是在于克服现有技术的缺点，提供一种成膜性能更好，附着力更强，防腐效果更好的三价铬钝化液的方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是:在三价铬的钝化液中加入成膜性能更好的硅烷系化合物，实现钝化过程成膜更加均匀，形成的钝化膜耐腐蚀性更高，同时加入的硅烷偶联剂成膜后，耐磨损性能也会得到提高，可以延长钝化膜的使用时间；加入锆系、锆钛系化合物后，形成纳米无定形态ZrO2新型转化膜，与金属表面和随后的油漆涂层之间有良好的附着力，钝化膜的致密性更好，耐腐蚀性能优良。本专利技术涉及的硅烷纳米型三价铬钝化液，主要适用于钢铁、锌和铝表面处理，在处理的工件上形成纳米陶瓷转化膜，增强涂装的附着力和耐腐蚀性能。本专利技术所涉及的硅烷纳米三价铬钝化液成分配方为:三价铬的化合物3-10份，钛锆(锆硅系)化合物3-8份，二氧氯化锆(铪)0-2份，硅烷偶联剂0-3份，表面润湿剂0-2份，无机酸1-5份，消泡剂0-0.5份，水70-90份。本专利技术还提供一种新型硅烷纳米三价铬钝化液的制备方法，包括以下步骤: 一、按比例称取各种原料； 二、在其2/3需水量中加入称取的钛锆(锆硅)化合物，搅拌至溶解； 三、在步骤二制得的溶液中加入三价铬的化合物，搅拌至溶解； 四、在步骤三制得的溶液中加入无机酸，搅拌至溶解； 五、在步骤四制得的溶液中加入二氧氯化锆(铪)，搅拌至溶解； 六、在步骤五制得的溶液中加入硅烷偶联剂，搅拌至溶解； 七、在步骤六制得的溶液中加入表面活性剂，搅拌至溶解； 八、在步骤七制得的溶液中加入消泡剂，搅拌至溶解； 九、在步骤八制得的溶液中加入剩余的水量，搅拌至溶解均匀。本专利技术与现有技术相比具有下列优点: 1、本专利技术的三价铬钝化液中加入钛锆化合物，形成的纳米级氧化物转化膜，可以大幅提升钝化膜的均匀性、致密性，进而提高其耐腐蚀性能； 2、本专利技术中添加的硅烷偶联剂成膜后可以提高膜附着力、膜的硬度、耐磨损能力，进而增加钝化液盐雾时间； 3、本专利技术所用钝化液中，含少量的三价铬化合物，大大降低了铬离子对环境的危害。【具体实施方式】一种新型硅烷纳米三价铬钝化液，其配方组成为:三价铬的化合物3-10份，钛锆(锆硅系)化合物3-8份，二氧氯化锆(铪)0-2份，硅烷偶联剂0-3份，表面润湿剂0-2份，无机酸1-5份，消泡剂0-0.5份，水70-90份。该硅烷纳米三价铬钝化液的最佳组成(质量分数)为:三价铬的化合物3-5份，钛锆(锆硅系)化合物3-5份，二氧氯化锆(钛)0-1份，硅烷偶联剂0-1份，表面润湿剂0-1份，无机酸1-3份，消泡剂0-0.3份，水85-90份。本专利技术所述的三价铬化合物可以是硫酸铬、硝酸铬、三氟化铬、三氯化铬、三氧化二铬等中的一种或多种；所述的钛锆(锆硅系)化合物可以是氟锆酸、氟钛酸、氟硅酸、氟锆酸铵、氟锆酸钾、氟锆酸钠、氟钛酸钾、氟钛酸钠、氟硅酸铵、氟硅酸钠、氟硅酸钾等中的一种或者多种；所述的硅烷偶联剂可以是Y _氨丙基二乙氧基硅烷KH550, Y-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷KH560，Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷KH570，丙烯酸基丙基三甲氧基硅烷KBM-5103，乙烯基三乙氧基硅烷KBE-1003等里面的一种或者多种；所述的表面润湿剂脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵等中的一种或多种等中的一种或者多种；所述的无机酸可以是硝酸、盐酸、磷酸、硫酸、氢氟酸、氢溴酸等中的一种或者多种；所述消泡剂可以是矿物油类消泡剂、有机硅系消泡剂、聚醚类消泡剂等中的一种或者多种。制备新型纳米硅烷型三价铬钝化液的方法如下: 一、按比例称取各种原料； 二、在其2/3需水量中 加入称取的钛锆(锆硅)化合物，搅拌至溶解； 三、在步骤二制得的溶液中加入三价铬的化合物，搅拌至溶解；四、在步骤三制得的溶液中加入无机酸，搅拌至溶解； 五、在步骤四制得的溶液中加入二氧氯化锆(铪)，搅拌至溶解； 六、在步骤五制得的溶液中加入硅烷偶联剂，搅拌至溶解； 七、在步骤六制得的溶液中加入表面活性剂，搅拌至溶解； 八、在步骤七制得的溶液中加入消泡剂，搅拌至溶解； 九、在步骤八制得的溶液中加入剩余的水量，搅拌至溶解均匀。为了便于熟悉该类硅烷纳米三价铬钝化液的制备，现结合实施例对本专利技术进行详细描述: 实施例1 一种硅烷纳米三价铬钝化液的制备方法，其步骤如下: 1)称取硫酸铬3份，氟锆酸3份，氟锆酸钠1.5份，二氧氯化锆0.3份，KH550 0.5份，月桂醇聚氧乙烯醚0.3份，硝酸2份，盐酸1份，有机硅消泡剂0.1份，水88.3份； 2)在50份水中加入3份氟锆酸搅拌至充分溶解； 3)在步骤2中加入1.5份氟锆酸钠搅拌至充分溶解； 4)在步骤3中加入3份硫酸铬搅拌至充分溶解； 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型硅烷纳米三价铬钝化液，其特征在于，包括下述原料复配而成：三价铬的化合物3‑10份，钛锆（锆硅）化合物3‑8份，二氧氯化锆（铪）0‑2份，硅烷偶联剂0‑3份，表面润湿剂0‑2份，无机酸1‑5份，消泡剂0‑0.5份，水70‑90份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：景欣欣，
申请(专利权)人：苏州禾川化工新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32