一种复合钝化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种复合钝化剂及其制备方法和应用，所述钝化剂含有以下组分：丙烯酸200‑600g/L；聚氨酯40‑100g/L；石墨烯0.005‑0.05g/L；螯合剂2‑4g/L；缓蚀剂8‑15g/L；表面活性剂5‑15g/L。本发明专利技术得到的复合钝化剂能够在镀件表面形成一层无色透明的钝化膜，产品具有金属光泽；复合钝化剂中不含铬离子，不会对人体健康和生态环境造成危害。本发明专利技术得到的复合钝化剂同时能够提高镀件的耐蚀性，经5%中性盐雾试验，平均耐盐雾时间达到81h，能够在严苛的工况条件下实现对工件良好的保护，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种复合钝化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及热浸镀
，具体涉及一种复合钝化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
镀锌是指在金属、合金或者其它材料的表面镀一层锌以起到美观、防锈等作用的表面处理技术，主要采用的方法是热浸镀。在干燥的空气中，镀锌层耐蚀性良好，不容易被腐蚀。但是在潮湿环境中，凝结水粘附在镀锌层表面后，会与氧气、二氧化碳以及其他的化学气体或物质发生作用，形成一种有腐蚀性的溶液，这种溶液可作为电解液与化学稳定性较差的锌层发生电化学腐蚀产生“白锈”，严重影响镀件的外观和质量。钝化是目前常用的一种对金属镀层进行保护的方法，由于金属与氧化性物质作用，作用时在金属表面生成一种非常薄的、致密的、覆盖性能良好的、牢固地吸附在金属表面上的钝化膜。这层膜呈独立相存在，起着把金属与腐蚀介质完全隔开的作用，防止金属与腐蚀介质接触，从而使金属基本停止溶解形成钝态达到防腐蚀的作用。对于热浸镀行业而言，目前国内外常用的钝化工艺为铬酸盐钝化，但这种含铬钝化剂易致癌，有毒性，而且废液处理较困难，对人体和环境会造成极大的危害。随着科技进步和人类环保观念的增强，研究无毒、环保的无铬钝化来代替铬酸盐钝化已成为当前研究的重点。例如CN102747352A公开了一种用于热镀锌钢板的钝化剂，包括水和以下浓度的组分：纳米SiO230g/L-90g/L，水溶性丙烯酸树脂30g/L-60g/L，植酸和/或磷酸40g/L-80g/L，乙酰丙酮钛3g/L-12g/L、乙酰丙酮钒10g/L-30g/L和异丙醇50g/L-100g/L。CN105839098A公开了一种热镀锌钢板用无铬钝化剂及其制备方法，按照质量份数计包括：植酸25-40份、硅酸钠8-15份、柠檬酸钠10-18份、松香树脂5-16份、聚四氟乙烯浓缩分散液15-25份、磺化木质素6-14份、乙醇18-30份、水20-30份。CN105887066A公开了一种锈蚀钝化剂，各成分按重量份配比：丙烯酸乳液5-10份、转化促进剂单宁酸10-20份、渗透剂异丙醇70-80份、助剂无水乙醇150-200份、成膜剂磷酸150-210份、转化促进剂乳酸20-30份、乙二醇丁醚25-30份、水350-425份。上述无铬钝化剂具有原料易得、高抗刮擦性以及高除锈性等诸多优点，但其抗腐蚀能力普遍不足，平均耐盐雾时间为70h左右，难以满足高温、湿热等严苛工况条件下对镀件的保护，不能达到工厂生产的要求。因此开发一种高耐蚀性的无铬钝化剂就显得尤为必要。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种复合钝化剂及其制备方法和应用，该钝化剂中不含铬离子，降低了对环境的危害；钝化后镀件具有金属光泽，获得良好的表面效果，同时能够大幅提高镀件的耐蚀性，是一种性能优异的新型环保钝化剂。本专利技术采用的技术方案是：提供一种复合钝化剂，所述钝化剂含有以下组分：丙烯酸200-600g/L；聚氨酯40-100g/L；石墨烯0.005-0.05g/L；螯合剂2-4g/L；缓蚀剂8-15g/L；表面活性剂5-15g/L。根据本专利技术，所述复合钝化剂中丙烯酸的含量为200-600g/L，例如可以是200g/L、230g/L、250g/L、280g/L、300g/L、330g/L、350g/L、380g/L、400g/L、430g/L、450g/L、480g/L、500g/L、530g/L、550g/L、580g/L或600g/L，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，所述复合钝化剂中聚氨酯的含量为40-100g/L，例如可以是40g/L、45g/L、50g/L、55g/L、60g/L、65g/L、70g/L、75g/L、80g/L、85g/L、90g/L、95g/L或100g/L，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，所述复合钝化剂中石墨烯的含量为0.005-0.05g/L，例如可以是0.005g/L、0.01g/L、0.015g/L、0.02g/L、0.025g/L、0.03g/L、0.035g/L、0.04g/L、0.045g/L或0.05g/L，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，所述螯合剂为植酸和/或单宁酸；所述钝化剂中螯合剂的含量为2-4g/L，例如可以是2g/L、2.3g/L、2.5g/L、2.8g/L、3g/L、3.3g/L、3.5g/L、3.8g/L或4g/L，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，所述缓蚀剂为有机膦酸，例如可以是羟基乙叉二膦酸、氨基三甲叉膦酸、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸等，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。所述缓蚀剂的含量为8-15g/L，例如可以是8g/L、9g/L、10g/L、11g/L、12g/L、13g/L、14g/L或15g/L，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，所述表面活性剂为醚，例如可以是脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基聚醚、壬基酚聚氧乙烯醚等，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。表面活性剂的含量为5-15g/L，例如可以是5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L、10g/L、11g/L、12g/L、13g/L、14g/L或15g/L，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。本专利技术还保护上述复合钝化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)按配方量分别将表面活性剂、缓蚀剂以及螯合剂置于各自的反应器中，然后分别加水升温搅拌，溶解温度为50-70℃，搅拌至完全溶解，且加水的量不宜太多，保证能在上述条件下使其完全溶解即可；然后将三者的溶解液按照表面活性剂、缓蚀剂、螯合剂的加料顺序进行混合，在50-70℃下不断搅拌至混合均匀，冷却至室温得到混合溶液；(2)按配方量将丙烯酸加入到步骤(1)的混合溶液中，搅拌至完全溶解；(3)按配方量将聚氨酯加入步骤(2)得到的溶液中，搅拌至混合均匀；(4)向配方量的石墨烯中加入水，然后在超声下搅拌3-5h，至完全溶解，得到透明的石墨烯溶液；(5)将步骤(4)得到的石墨烯溶液加入到步骤(3)的溶液中，然后再加水，将整个溶液配至1L，搅拌均匀后得到所述复合钝化剂。根据本专利技术，所述步骤(1)的溶解温度为50-70℃，例如可以是50℃、53℃、55℃、58℃、60℃、63℃、65℃、68℃或70℃，以技术上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。以上只是本专利技术优选的对复合钝化剂的配制过程，但其不能作为对本专利技术的限制，配制过程可根据实际条件进行适当调整。本专利技术所述复合钝化剂能用于热浸镀的镀件的钝化。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1)本专利技术复合钝化剂中不含铬离子，不会对人体健康和生态环境造成危害。该配方以丙烯酸为主要原料，具有良好的耐污、耐候及耐溶剂性，单独使用丙烯酸其成膜后耐热性和耐水性较差，且热粘冷脆，限制了其在热镀锌无铬钝化中的发展与应用；本申请引入聚氨酯，使丙烯酸与聚氨酯复合，能在镀件表面形成具有良好的光泽，且耐热、耐水性能良好的钝化膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合钝化剂，所述钝化剂含有以下组分：丙烯酸200‑600g/L；聚氨酯 40‑100g/L；石墨烯 0.005‑0.05g/L；螯合剂2‑4g/L；缓蚀剂8‑15g/L；表面活性剂5‑15g/L。

【技术特征摘要】
1.一种复合钝化剂，所述钝化剂含有以下组分：丙烯酸200-600g/L；聚氨酯40-100g/L；石墨烯0.005-0.05g/L；螯合剂2-4g/L；缓蚀剂8-15g/L；表面活性剂5-15g/L。2.一种复合钝化剂，所述钝化剂含有以下组分：丙烯酸300-500g/L；聚氨酯50-80g/L；石墨烯0.01-0.03g/L；螯合剂2-4g/L；缓蚀剂8-15g/L；表面活性剂5-15g/L。3.如权利要求1或2所述的钝化剂，其特征在于，所述螯合剂为植酸和/或单宁酸。4.如权利要求1或2所述的钝化剂，其特征在于，所述缓蚀剂为有机膦酸。5.如权利要求1或2所述的钝化剂，其特征在于，所述表面活性剂为醚。6.一种权利要求1-5任一所述的复合钝化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：（1）按配方量...

【专利技术属性】
技术研发人员：范永哲，张骄阳，赵雪，马瑞娜，杜安，刘琦，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12