含水磷酸锌化学转化处理液及处理金属材料的方法技术

用含水处理液对金属材料表面进行化学转化处理，含水处理液含有锌离子、磷酸根离子、５０－１５０ｐｐｍ的包括至少一种有机过氧化物、例如叔丁过醇的化学转化促进剂，及任选的０．５－５克／升的表面活性剂，以在金属材料表面形成磷酸锌化学转化层。当含水处理液中含表面活性剂时，它可同时对金属材料表面进行清洗和化学转化涂覆。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于金属材料、例如钢材或镀锌钢材的含水磷酸锌化学转化处理液，以及磷酸锌化学转化处理金属材料的方法，更具体讲，本专利技术涉及一种含水磷酸锌化学转化处理液及用于金属材料的方法，它可均匀地形成包括很细的化学转化晶体的致密磷酸锌化学转化层，它的优点是使化学转化层对油漆或大漆表现出增强的粘合力。众所周知，当金属材料要施加漆层或进行塑性加工时，作为预处理，通常对金属材料进行磷酸锌化学转化处理，以便在涂漆之后增加金属材料的耐蚀性和漆粘合，以及在塑性加工期间提高金属材料表面的润滑性质。用于磷酸锌化学转化处理的化学转化液主要为一种含锌离子、磷酸根离子和氧化剂的酸性水溶液。氧化剂通常包括例如亚硝酸盐、氯酸盐、过氧化氢、有机的硝基化合物和羟胺化合物。这些氧化剂具有促进化学转化反应的作用，因此被称为化学转化促进剂。有时，常规的化学转化处理液含有硝酸根(盐)。化学转化处理液所含的硝酸盐不具有氧化性，因此与化学转化促进剂不一样。磷酸锌化学转化处理液中化学转化促进剂的作用是在化学转化处理中，将由含铁金属材料中溶入处理液的二价铁离子氧化成三价铁离子。例如，如果用化学转化处理液连续处理含铁的金属材料，二价铁离子在化学转化处理液中富集从而阻碍了化学转化反应。因此，化学转化促进剂防止二价铁离子在化学转化处理液中的富集的作用是很重要的。但是，每种常规的化学转化促进剂都有各种问题有待解决。例如，最广泛用作化学转化促进剂的亚硝酸盐的缺点在于，亚硝酸盐在酸性溶液中不稳定，即使在未进行化学转化处理时，例如在贮存期间，它们也会自然分解并消耗，因此要补充相当于消耗量的亚硝酸盐，以保持亚硝酸盐浓度的恒定。另外，还知道一部分亚硝酸盐在氧化反应或自然分解反应时会转化为NOx气体，得到的NOx气体扩散到大气中并产生污染。当氯酸盐用作化学转化促进剂时，会产生作为解产物氯离子，氯离子在化学转化处理液中富集。如果在处理的金属材料表面残留的化学转化处理液含有氯离子，即使量很少，也会严重降低处理后的金属材料的耐蚀性。另外，氯酸盐通常与另一种化学转化促进剂一起使用，例如亚硝酸盐。但是，如果氯酸盐单独使用，则它会明显降低得到的化学转化处理液的反应速度。当用过氧化氢作为化学转化促进剂时，它在化学转化处理液中稳定性差，因此很容易被溶在处理液中的氧分解。另外，过氧化氢在化学转化处理液中适于实用的浓度范围很窄，因此很难将其浓度控制在合适的范围。如果溶于处理液中的过氧化氢浓度过高，结果会不利地形成对金属材料表面粘合性差的粉状化学转化层。当含氮有机化合物如有机硝基化合物、例如如硝基鸟嘌呤或硝基苯磺酸钠用作化学转化促进剂时，会有以下缺点。当使用硝基鸟嘌呤时，因为它在水中溶解度很低，因此不可能将其作为浓溶液加到化学转化处理液中，并且因为硝基鸟嘌呤对二价铁离子氧化活性差，它难以控制化学转化处理液中二价铁离子的浓度。另外，当间硝基苯磺酸钠用作化学转化促进剂时，因为该组分在单独使用时具有差的化学转化性质，因此需要将它与另一种强的化学转化促进剂一起使用。此外，为了控制化合物浓度，需要进行大规模的浓度测定实验，例如离子色谱。另外，如果有机硝基化合物或其分解产物在化学转化处理液中富集，由化学转化处理排放的废液的COD值增大，对自然环境有不利影响。当含氮有机化合物、例如羟胺化合物用作化学转化促进剂时，该化合物必须以1000ppm或更高的高浓度加入到化学转化处理液中，这使得化学转化促进剂消耗量过大，也是不经济的。Norio Sato在“Boshoku Gijutsu”，Vol。15 No.5(1996)中报导了将铬酸和高锰酸盐用作磷酸锌化学转化处理液的化学转化促进剂的研究结果。在该报告中指出，当这些化合物分别以5毫摩尔/升和10毫摩尔/升的浓度使用时，不能形成化学转化层。几乎所有的上述常规化学转化促进剂都包括含氮化合物。用化学废水处理方法难以从化学转化处理排放的废水中除去含氮化合物。这些化合物必须通过微生物处理才能除去。然而，即使用微生物处理也难以将高浓度的含氮化合物除去。但是，当浓度低时，也不可能通过微生物处理完全除去含氮化合物。最近，对含氮化合物排放的限制更加严格，因为含氮化合物的排放是引起河流、湖泊和沼泽富营养化的原因之一。因此，需要开发新型的不含含氮化合物的磷酸锌化学转化处理液。当常规化学转化促进剂用来形成作为漆层的底层的薄、致密且均匀的化学转化层时，需要在化学转化处理之前短时间内用表面处理剂对金属材料的表面进行处理。但是，表面处理剂的处理液要求复杂的控制，特殊的处理装置以及放置处理装置的附加的大空间。因此，人们迫切需要开发一种新的化学转化促进剂，它不需要表面处理就可在金属材料表面形成满意的化学转化层。现在，磷酸锌化学转化处理和氯酸盐处理被广泛用作涂漆的底层处理，以在涂漆之后增强各种金属材料的耐腐蚀性和漆粘合。当金属材料是包括铁或多种金属的复合材料时，氯酸盐处理的反应很困难。因此，对这种复合材料，主要使用磷酸锌化学转化处理。通常，由磷酸锌化学转化处理获得的涂层晶体的晶体尺寸随处理条件而变化。包括粗晶体并且厚度大的涂层适合用于塑性加工和防锈。当化学转化层上再涂覆油漆时，粗的涂层晶体会导致所得漆层与化学转化层粘合较差。因此，当磷酸锌化学转化层用作漆层的底层时，要求化学转化层为一种由均匀而致密的涂层晶体而构成的薄层。已知薄的磷酸锌化学转化层可由两种方法来制备。一种方法中，在涂层—沉淀反应过程中，中断化学转化处理液与金属材料表面之间的接触，以停止反应。当使用这种方法时，化学转化层的沉淀不完全，因此金属材料表面未得到完全涂覆。因此，在化学转化处理之后的水冲洗步骤和干燥步骤中，金属材料表面未涂覆的部分生锈，进一步使金属材料的涂漆表面耐蚀腐性不满意。在另一种方法中，涂层晶体被细化。根据这种方法，涂层—沉淀反应可以完成以形成薄的涂层，因此得到的化学转化层可以完全覆盖金属材料的表面。因而，得到的化学转化涂层表面出令人满意的漆粘合，并且涂漆的金属材料具有满意的耐腐蚀性。磷酸锌化学转化处理通常用浸渍方法或喷涂方法来进行。浸渍法的缺点在于不能得到细的涂层晶体，并且如果处理温度低于55℃，化学转化处理需要长的时间。另外，尽管喷涂法使得到的涂层晶体比浸渍法的要细些，用喷涂法形成的化学转化层的涂漆性能不佳。此外，为了在令人满意的短时间内完成化学转化反应，处理温度应为55℃或更高。通常，为了形成细的涂层晶体并使处理温度为50℃或更低，应在化学转化处理前短时间内用含胶态钛化合物的表面处理剂对金属材料表面进行处理。表面处理可以活化金属材料的表面，因此在浸渍和喷涂两种方法中都可以有效地降低处理温度和缩短处理时间。此外，表面处理过的表面还容易形成包括细的涂层晶体的化学转化层，它有满意的涂漆性能。如上所述，当磷酸锌化学转化处理作为对金属表面涂漆的底层处理而使用时，通常在化学转化处理前短时间内用含胶态钛化合物的表面处理剂对金属表面进行处理。分散在表面处理液中的钛化合物胶体粒颗在制备处理液之后的短时间内团聚，因此处理液的表面处理效果随时间而减小。为了提高钛化合物胶态分散体的稳定性，日本专利审查公告No.62-9190提出一种表面处理方法，其中控制了表面处理液的Mg/P2O7的比。此外，日本未审专利公开No.6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于金属材料的含水磷酸锌化学转化处理液，包括：锌离子和磷酸根离子作为主要组分，以及５０－１５００ｐｐｍ的含至少一种有机过氧化物的化学转化促进剂。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：永嶋康彦，石井均，
申请(专利权)人：日本帕卡濑精株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]