一种适用于铝合金的无铬钝化剂制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于铝合金的无铬钝化剂，对于每L无铬钝化剂，由如下质量的组分组成：10～300mg的氨基硅烷或/和环氧硅烷、1～100mg的分散性纳米粒子、10～500mg的锆化合物或/和钛化合物、1～150mg的金属离子、10～150mg的氟化物、1～20mg的络合剂，75～100mg的有机磷酸以及余量为水；其中，所述有机磷酸为HEDP、HPMA、EDTMP、DTPMP、ATMP和PBTCA中的至少两种。本发明专利技术钝化剂通过多种有机磷酸与多种金属离子、多种纳米粒子发生不同程度的螯合，一方面能够增强钝化膜层的厚度和致密度；同时螯合后形成的钝化膜层(无机膜层)在铝合金表面可以显现出一定程度的颜色。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种不含铬、锰元素的钝化剂，尤其涉及一种适用于铝合金涂装前的无铬钝化剂。
技术介绍
铝型材或铝轮毂等类型的铝合金工件在涂装前通常需要进行表面处理以增强金属与涂料间的附着性能，目前，涂装前的铝合金表面处理技术多采用六价铬钝化处理工艺。但是，该处理方法含六价铬重金属离子，毒性大，环境污染严重，欧盟RoHS环保指令的实施，对诸如六价铬等有害物质提出了明确的限制要求。因此，近些年来国内外在铝合金表面处理无铬化技术的研究一直是个热点。目前作为能替代传统六价铬处理方式的无铬钝化技术，包括锆钛体系，钼酸盐体系，稀土盐体系和有机硅烷体系等。这些已知的无铬处理技术均能有效的解决六价铬钝化技术所带来的环境污染等问题。但是这些无铬钝化技术的钝化效果与六价铬技术存在一定的差距。另外，传统的六价铬钝化剂可在铝合金表面形成的膜层显现一定的颜色，方便操作人员判断反应的过程，而目前的无铬钝化技术在铝合金表面形成的膜层都为无色的，这给现场操作人员判断是否形成膜层造成一定的困扰。因此一种既具有良好的钝化性能，同时形成的膜层又能在铝合金表面显示出颜色的无铬钝化剂的开发很有必要。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是提供一种适用于铝合金的无铬钝化剂，该钝化剂一方面能够增强铝合金表面钝化膜层的厚度和致密度，另外，还能使形成的钝化膜层在铝合金表面显示出颜色。
技术实现思路
：为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种适用于铝合金的无铬钝化剂，对于每L无铬钝化剂，由如下质量的组分组成：10～300mg的氨基硅烷或/和环氧硅烷、1～100mg的分散性纳米粒子、10～500mg的锆化合物或/和钛化合物、1～150mg的金属离子、10～150mg的氟化物、1～20mg的络合剂，75～100mg的有机磷酸以及余量为水；其中，所述有机磷酸为HEDP、HPMA、EDTMP、DTPMP、ATMP和PBTCA中的至少两种。进一步优选，所述氨基硅烷为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-甲基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(正丁基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(正丁基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N，N-二乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-环己基-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、苯胺甲基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、氨乙基氨异丁基甲基二甲氧基硅烷、3-(2-羟乙基氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、双[3-(三甲氧基甲硅烷基丙基)]胺或双[3-(三乙氧基甲硅烷基丙基)]胺中的至少一种。氨基硅烷在钝化剂中的含量低则在金属表面形成的硅烷膜层不致密，含量高则容易出现不稳定的情况。进一步优选，所述环氧硅烷为γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、2-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3，4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷中的至少一种。环氧硅烷在钝化剂中的含量低则在金属表面形成的硅烷膜层不致密，含量高则容易出现不稳定的情况。进一步优选，所述分散性纳米粒子为SiO2纳米粒子、ZrO2纳米粒子、HfO2纳米粒子、LaO2纳米粒子、CeO2纳米粒子、TiO2粒子、Al2O3纳米粒子、MnO2纳米粒子、MoO3纳米粒子、CuO纳米粒子、B2O3纳米粒子或Co2O3纳米粒子中的任意两种或三种纳米粒子。分散性纳米粒子在钝化剂中的含量低则不能起到有效成膜的作用，含量高则容易出现不稳定的情况。进一步优选，所述锆化合物为氟锆酸、氧氯化锆、碳酸锆、硝酸锆或硝酸氧锆中的至少一种。锆化合物在钝化剂中的含量低则不能起到有效成膜的作用，含量高则膜层质量反而下降。进一步优选，所述钛化合物为氟钛酸或硫酸氧钛。钛化合物在钝化剂中的含量低则不能起到有效成膜的作用，含量高则膜层质量反而下降。进一步优选，所述金属离子为稀土元素中的金属离子或Fe、Mg、Co、Cu、Zn或Mo中的至少两种。金属离子在钝化剂中的含量低则不能起到有效促进成膜的作用，含量高则膜层质量会有所下降。进一步优选，所述氟化物为氟化钠或氟化钾，氟化物的存在以及适当含量可以有效控制铝合金表面的反应速度，对膜层的沉积以及显色程度起有益效果。进一步优选，所述的络合剂为柠檬酸钠、酒石酸钠、草酸、苹果酸、丁二酸或丙二酸中的至少一种，络合剂的存在以及适当含量对稳定工作液和控制膜层沉积速度起积极作用。进一步优选，在每L无铬钝化剂中，还含有一定量的表面活性剂，所述表面活性剂为阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、两性表面活性剂或非离子型表面活性剂中的一种。有益效果：本专利技术钝化剂将多种有机磷酸加入含有由多种类型的金属离子、纳米粒子以及硅烷偶联剂组成的体系中，有机磷酸能够与金属离子、纳米粒子发生不同程度的螯合，一方面能够增强钝化膜层的厚度和致密度，进一步提高钝化膜层的防腐性能以及与后续涂料的物理结合能力；同时螯合后形成的钝化膜层(无机膜层)以及其他组合物的共同作用在铝合金表面可以显现出一定程度的颜色，因此现场操作人员能够快速判断出铝合金表面是否形成了钝化膜层。本专利技术钝化剂通过多种有机磷酸联合多种类型的金属离子使铝合金表面形成的钝化膜层(无机膜层)可以显现出一定程度的颜色。本专利技术无铬钝化剂中HEDP为羟基乙叉二膦酸；HPMA为水解聚马来酸酐；EDTMP为乙二胺四甲叉膦酸；DTPMP为二乙烯三胺五亚甲基叉膦酸、ATMP为氨基三亚甲基膦酸和PBTCA为膦酰基丁烷三羧酸。具体实施方式根据下述实施例，可以更好地理解本专利技术。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本专利技术，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本专利技术。实施例1一种适用于铝合金的无铬钝化剂，由如下组分组成：200ppmN-甲基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、40ppmγ-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、40ppm纳米级SiO2粒子、10ppm纳米级ZrO2粒子、250ppm氟锆酸钾(以锆计)、200ppm氟钛酸(以钛计)、100ppm硝酸铈(以铈计)、40ppm硝酸钴(以钴计)，100ppm氟化钠、10ppm柠檬酸钠、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于铝合金的无铬钝化剂，其特征在于：对于每L无铬钝化剂，由如下质量的组分组成：10～300mg的氨基硅烷或/和环氧硅烷、1～100mg的分散性纳米粒子、10～500mg的锆化合物或/和钛化合物、1～150mg的金属离子、10～150mg的氟化物、1～20mg的络合剂，75～100mg的有机磷酸以及余量为水；其中，所述有机磷酸为HEDP、HPMA、EDTMP、DTPMP、ATMP和PBTCA中的至少两种。

【技术特征摘要】
1.一种适用于铝合金的无铬钝化剂，其特征在于：对于每L无铬钝化剂，由如下质量的
组分组成：10～300mg的氨基硅烷或/和环氧硅烷、1～100mg的分散性纳米粒子、10～500mg
的锆化合物或/和钛化合物、1～150mg的金属离子、10～150mg的氟化物、1～20mg的络合剂，
75～100mg的有机磷酸以及余量为水；其中，所述有机磷酸为HEDP、HPMA、EDTMP、DTPMP、ATMP
和PBTCA中的至少两种。
2.根据权利要求1所述的适用于铝合金的无铬钝化剂，其特征在于：所述氨基硅烷为
γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙
基甲基二乙氧基硅烷、N-甲基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(正丁基)-γ-氨丙基三甲氧基
硅烷、N-(正丁基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N，N-二乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-环己
基-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、苯胺甲基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙
基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-
氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、氨乙基氨异丁基
甲基二甲氧基硅烷、3-(2-羟乙基氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基甲
基二甲氧基硅烷、双[3-(三甲氧基甲硅烷基丙基)]胺或双[3-(三乙氧基甲硅烷基丙基)]胺
中的一种。
3.根据权利要求1所述的适用于铝合金的无铬钝化剂，其特征在于：所述环氧硅烷为
γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂晓霖，赵凯利，王成，孙振华，魏大力，
申请(专利权)人：南京科润工业介质股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32