一种不含铬和镍重金属的有机钝化剂制造技术

本发明专利技术涉及到金属表面处理技术领域，具体涉及到一种不含铬和镍重金属的有机钝化剂。本发明专利技术的第一方面提供了一种无铬镍钝化剂，所述无铬镍钝化剂的制备原料，以重量份计，至少包括氟锆酸0.1～3.8、偏钒酸铵0.1～2.2、水性树脂0.1～1.7、硅烷偶联剂0.1～0.5、硼酸0.1～0.4、七水硫酸钴0.1～0.8、水90～97。

【技术实现步骤摘要】
一种不含铬和镍重金属的有机钝化剂
本专利技术涉及到金属表面处理
，具体涉及到一种不含铬和镍重金属的有机钝化剂。
技术介绍
铝合金是一种很好的导热和导电金属，机械性能优良并且相对惰性，在电子、交通、仪表、航空和工业等许多领域中应用广泛。在电子工业中铝合金常用于散热片、灯具、风扇叶、电器等；交通行业用于汽车车身、标牌、零件等，此外还常用于化学工业容器、建材、印刷版、广告牌、厨具等。改革开放以来，我国铝工业发展迅速，已形成集研发和加工一体现代化的铝工业体系；同时2006年我国铝消费超过800万吨，已成为世界上的铝工业生产和消费大国。铝是一种两性金属，但同时也是容易发生腐蚀的材料。铝合金在大气中自然氧化能生成一层保护膜，但该膜薄且疏松多孔，易破坏。由热力学观点可知铝合金的腐蚀是自发并普遍存在的现象，其腐蚀速率取决于其所处的介质环境。铝合金在不同环境中腐蚀速率不同，主要是因为不同介质中腐蚀破坏因子不同。铝合金在大气环境中的腐蚀速率主要受空气中的氧、水以及大气污染物二氧化硫、灰尘等影响；在工业环境中除了受空气中氧、水等影响还会受到工业生产中酸性环境或碱性环境的影响，酸碱性环境会提高铝合金的腐蚀速率；在海洋环境中除了受溶液中水和氧的影响还受氯离子的影响，大量的氯离子容易破坏铝合金表面的氧化膜，使得金属基体暴露于腐蚀环境中加速金属腐蚀。铝合金很少发生全面腐蚀，一般都是发生局部腐蚀，其局部腐蚀类型主要有：应力腐蚀、孔穴腐蚀、晶间腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀等。铝合金发生腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能方面都会发生巨大变化，产生管道泄漏、设备损坏和环境污染等问题，造成资源和能源的严重浪费，甚至酿成火灾或爆炸等恶性事故，使得国民经济遭受巨大损失。因此，防止、减轻或控制铝合金的腐蚀，研究并运用科学经济安全的方法对铝合金进行防护，对国民经济建设和发展有着十分重大的意义，也是当前铝合金表面处理
中研究的热点和难点。目前铝合金腐蚀防护处理中应用最简单有效的是金属表面钝化处理技术，实际上就是通过生成一层钝化膜把金属与腐蚀性介质隔开，防止腐蚀性介质渗入金属基体从而降低金属腐蚀速率。该技术操作方便、节省能源、设备简单，已经广泛的应用于电子设备、家用电器、建筑材料、包装业等诸多领域。钝化膜用于金属防护时，通常要与其他防护层(如油漆等)一起使用组成多元防护体系，增强金属的耐蚀能力。此时钝化膜的作用主要体现在两个方面：1)增强金属表面防护层同金属基体的结合力，使防护层不易脱落；2)防止金属腐蚀的扩展，当金属表面防护层局部发生破损或被腐蚀介质穿透时钝化膜可以阻挡腐蚀的扩展。传统的钝化处理技术是铬酸盐钝化。在过去的100多年间铬酸盐作为优秀的腐蚀抑制剂被广泛应用于金属表面处理行业。铬酸盐钝化工艺十分成熟，铬酸盐处理后的金属表面耐蚀性非常好，且外表美观、成本低廉、使用方便，已得到大家普遍认同和广泛使用。但是由于六价铬具有致癌性，会对生物和人体产生致命的威胁。同时六价铬是一种毒性很大的物质，它严重污染环境，长期接触会引起人头痛、昏迷、鼻炎、鼻穿孔、皮肤溃疡和引发各种癌变等症状，对人们的健康危害极大。因此在2003年2月13日，欧盟颁布了WEEE和ROHS指令，规定从2006年7月1日起，新进入欧盟市场电子电器不得含有超过标准要求的铅、汞、镉、六价铬、聚溴二苯醚(PBDE)和聚溴联苯(PBB)六种有害物质。六价铬有致癌性，且会对环境造成污染，加上欧盟对六价铬使用严格的限制，取缔拥有百年历史的铬酸盐处理工艺成为金属表面处理行业的必然趋势，因此开发无毒或低毒的无铬钝化工艺来取代铬酸盐钝化工艺迫在眉睫，也是走环境可持续发展道路的必行之径。目前新兴的无铬钝化技术主要分为三类，分别为无机钝化、有机钝化和复合钝化。目前单独使用无机钝化技术或有机钝化技术，其耐腐蚀性均无法达到铬钝化效果。且现有的无铬钝化技术的成膜效果不稳定，存在与其他涂料的结合性差，结合能力不强，耐久性不好，容易起泡、脱落等问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的第一方面提供了一种无铬镍钝化剂，所述无铬镍钝化剂的制备原料，以重量份计，至少包括氟锆酸0.1～3.8、偏钒酸铵0.1～2.2、水性树脂0.1～1.7、硅烷偶联剂0.1～0.5、硼酸0.1～0.4、七水硫酸钴0.1～0.8、水90～97。作为一种优选的技术方案，所述无铬镍钝化剂的制备原料，以重量份计，至少包括氟锆酸2.0、偏钒酸铵1.2、水性树脂0.9、硅烷偶联剂0.4、硼酸0.2、七水硫酸钴0.5、水93。作为一种优选的技术方案，所述水性树脂选自水性酚醛树脂、水性丙烯酸树脂、聚丙烯酸树脂、聚丙烯酸钠树脂、磺酸型水性聚氨酯树脂中的一种或多种；所述水性树脂重均分子量为1200～10000。作为一种优选的技术方案，所述硅烷偶联剂选自氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、巯基硅烷偶联剂、乙烯基硅烷偶联剂中的一种或多种。作为一种优选的技术方案，所述硅烷偶联剂包括分子链上含有脲基的硅烷偶联剂和分子链上含有苯环的硅烷偶联剂。作为一种优选的技术方案，所述分子链上含有苯环的硅烷偶联剂至多占总硅烷偶联剂重量的30wt％。作为一种优选的技术方案，所述分子链上含有脲基的硅烷偶联剂至少占总硅烷偶联剂重量的35wt％。本专利技术的第二个方面提供了上述无铬镍钝化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将氟锆酸加入30重量份的水中，搅拌，然后依次加入七水硫酸钴和硼酸搅拌溶解得到A液；(2)将硅烷偶联剂加入10重量份的水中，搅拌得到B液；将水性树脂加入到20重量份的水中，搅拌得到C液；将偏钒酸铵加入到20重量份的水中，搅拌得到D液；(3)将B液和C液混合后加入到A液中，搅拌，加入D液搅拌均匀后加碱调节体系pH值至2～3，然后加入剩余的水搅拌均匀即得。本专利技术的第三个方面提供了上述无铬镍钝化剂的使用方法，将无铬镍钝化剂加水配制成体积百分比为6.5～13％的工作液使用；所述工作液的pH值为2～4，工作液使用温度为40～60℃，钝化时间为1～8min。本专利技术的第四个方面提供了上述无铬镍钝化剂的应用，应用于铝合金表面处理。有益效果：本专利技术提供的钝化剂将氟锆酸、七水硫酸钴等易于在金属表面成膜的无机酸和无机盐与特定的硅烷偶联剂、水性树脂等成分相结合，使所得无铬镍钝化剂在各个成分的协同作用下可以在铝合金金属表面形成厚度适宜、均匀，致密度、平整度和连续度高的保护膜，外表美观、成本低廉、使用方便。而且形成的保护膜对铝合金表面的附着能力强，按照国家标准的中性盐雾试验条件下作用24小时，其表面不发生起泡、脱落、腐蚀等情况，作用72小时后的腐蚀程度也很低，耐腐蚀性和耐久性很强。此外，本专利技术提供的钝化剂不包含铬、镍等有害重金属，但其钝化效果与传统的铬镍钝化剂相媲美，甚至更好，而且具有在生产和使用过程环保无毒、无污染、不易燃、不易爆等特点。具体实施方式参选以下本专利技术的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本专利技术的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本专利技术所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无铬镍钝化剂，其特征在于，所述无铬镍钝化剂的制备原料，以重量份计，至少包括氟锆酸0.1～3.8、偏钒酸铵0.1～2.2、水性树脂0.1～1.7、硅烷偶联剂0.1～0.5、硼酸0.1～0.4、七水硫酸钴0.1～0.8、水90～97。

【技术特征摘要】
1.一种无铬镍钝化剂，其特征在于，所述无铬镍钝化剂的制备原料，以重量份计，至少包括氟锆酸0.1～3.8、偏钒酸铵0.1～2.2、水性树脂0.1～1.7、硅烷偶联剂0.1～0.5、硼酸0.1～0.4、七水硫酸钴0.1～0.8、水90～97。2.如权利要求1所述的无铬镍钝化剂，其特征在于，所述无铬镍钝化剂的制备原料，以重量份计，至少包括氟锆酸2.0、偏钒酸铵1.2、水性树脂0.9、硅烷偶联剂0.4、硼酸0.2、七水硫酸钴0.5、水93。3.如权利要求1所述的无铬镍钝化剂，其特征在于，所述水性树脂选自水性酚醛树脂、水性丙烯酸树脂、聚丙烯酸树脂、聚丙烯酸钠树脂、磺酸型水性聚氨酯树脂中的一种或多种；所述水性树脂重均分子量为1200～10000。4.如权利要求1所述的无铬镍钝化剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、巯基硅烷偶联剂、乙烯基硅烷偶联剂中的一种或多种。5.如权利要求1所述的无铬镍钝化剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括分子链上含有脲基的硅烷偶联剂和分子链上含有苯环的硅烷偶联剂。6.如权利要求5所述的无铬镍钝化...

【专利技术属性】
技术研发人员：王龙恩，
申请(专利权)人：王龙恩，
类型：发明
国别省市：江苏,32