一种无铬钝化液及其制备与应用制造技术

本发明专利技术提供了一种无铬钝化液，主要包括以下组分：过氧化氢2～9g/L、金属络合剂10～30mL/L、酸度调节剂1～5mL/L、低分子醇10～35mL/L、耐高温无机抗氧剂15～20g/L、硫酸氧钛15～20g/L、钛酸丁酯8～23mL/L、硅酸钠20～30g/L、硝酸钠10～25g/L、硫酸铝5～10g/L、硅烷水解液5～30mL/L、以及去离子水10～30mL/L，其中：所述去离子水的导电率小于5μS/cm，本发明专利技术的无铬钝化液耐腐蚀性能好，能在金属型材表面形成连续稳定、结合牢固和具有保护性能的氧化膜层，具有极佳的耐高温黄变特性，并能与有机涂层有着良好的附着力；另外，本发明专利技术的无铬钝化液在金属型材表面具有极小的腐蚀性，且无残留或极少残留，进而能改善劳动条件，防止环境污染，在清洗的同时能有效地保护被清洗材料表面不受侵蚀以及保证工作环境的健康。

A Chromium-free Passivating Solution and Its Preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种无铬钝化液及其制备与应用
本专利技术涉及金属表面处理领域，尤其涉及一种无铬钝化液及其制备与应用。
技术介绍
铝合金以铝为基的合金总称，主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金是目前世界上产量最大、应用最广的有色金属。因其优异的物理化学性质，在建筑、交通运输、机械制造、电子、包装材料、电力、日用品等领域广泛应用。然而，铝合金在潮湿、含工业气体、燃料气体、盐分和尘埃大气等环境中使用时极易发生腐蚀破坏，缩短其使用寿命。为提高铝合金表面耐蚀性能，改善其装饰性和功能性，铝合金在出厂前必须进行表面处理。在铝合金的表面处理和加工过程中，会用到很多石油类衍生物(矿物油)、动物油脂和植物油脂等油脂类助剂，如防锈油、切削油、冲压油、冷却液、润滑油等。这些油脂类助剂对保护工件和设备，防止其生锈或者腐蚀等具有重要的作用。但与此同时，当这些工件与材料需制成最终产品时，利用油脂类助剂从工件表面清除干净进行表面膜处理工艺。其中，铝合金钝化处理是其表面处理的关键工序，通过形成具有一定耐腐蚀性能和良好的物理吸附能力的化学转化膜，可以大大提高铝材基体与涂层的结合力，增强铝制品的抗腐蚀能力。六价铬酸盐钝化技术由于其化学转化膜优异的耐腐蚀性能和良好的自修复能力，是工业上普遍应用的化学转化表面处理技术。但是，由于六价铬的高毒性，不仅在铝型材生产过程中产生严重的废水、废渣污染，还在其使用、回收过程产生严重的二次污染。目前文献报道的无铬钝化处理方法包括:锆～钛系、稀土系、锰盐系、钴盐系、钥盐系以及硅烷系等钝化体系。如中国专利号为CN102181853A公开了一种新型铝合金无铬钝化处理液，由下述质量百分比的物质组成:钛酸钾、钛酸钠和钛酸镁盐的混合物20-30％，锆酸钾、锆酸钠和锆酸镁盐的混合物5-15％，改性有机硅树脂5-15％，以及聚氨酯树脂40-50％。该专利技术所述的新型铝合金无铬钝化处理液，专门用于铝及其合金、镁及其合金的表面处理。当该方法难以在线判断膜的质量，生产过程难以控制。又如中国专利号为CN101161861A公开了一种用于处理铝合金的无铬钝化液及其使用方法，该钝化液其组分和重量浓度是含TI(IV)0.05～0.15％的氟钛酸，含Zr(IV)0.01～0.05WT％的氟锆酸和含0.02WT％至饱和浓度的有机磷酸化合物。锆～钛系化学转化膜具有与六价铬化学转化膜相近的抗腐蚀能力，在铝加工行业得到较高的认可度。但该方法的转化膜很薄100mg/m2，难以满足建筑铝型材的要求。再如专利号为AU2005204598B2公开了一种无铬钝化液，该无铬钝化液含有以下成分：钝化有效量的含有过渡元素的含氧盐、无机酸及水；所述含有过渡元素的含氧盐为选自含有钛的含氧盐、含有锆的含氧盐、含有铪的含氧盐、含有钒的含氧盐、含有铌的含氧盐、含有钽的含氧盐、含有钼的含氧盐、含有钨的含氧盐、含有锰的含氧盐、含有锝的含氧盐和含有铼的含氧盐；所述含有过渡金属的盐与无机酸的重量比为200～400∶1。所述无铬钝化液还可以含有一种或多种络合剂。该专利技术提供的无铬钝化液可以从根本上解决了现有的产品镀锌层及钝化液中含有有毒有害的六价铬和三价铬元素的问题，并可真正替代现有的含有六价铬和三价铬的铬酸盐钝化液，实现对电镀锌层和热镀锌层的钝化。但该钝化液存在处理时间长、处理工艺复杂，生产成本高等缺点，距离工业生产有一定的距离。综合上，在金属表面处理领域，在不牺牲钝化效果的前提下，寻找传统铬酸盐钝化的替代品一直是多年来研究的热点，其实际应用中的亟待处理的实际问题也还有很多未提出具体的解决方案。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足提供一种无铬钝化液及其制备与应用。为了克服现有技术存在的不足，本专利技术的具体技术方案如下：一种无铬钝化液，主要包括以下组分：过氧化氢2～9g/L、金属络合剂10～30mL/L、酸度调节剂1～5mL/L、低分子醇10～35mL/L、耐高温无机抗氧剂15～20g/L、硫酸氧钛15～20g/L、钛酸丁酯8～23mL/L、硅酸钠20～30g/L、硝酸钠10～25g/L、硫酸铝5～10g/L、硅烷水解液5～30mL/L、以及去离子水10～30mL/L，其中：所述去离子水的导电率小于5μS/cm。可选地，所述的金属络合剂为钼酸钠、氟钛酸钾、氯化钯、硝酸钴以及硝酸铈中的一种或两种。可选地，所述酸度调节剂为磷酸、硝酸、植酸以及冰醋酸及其盐类中的至少一种。可选地，所述低分子醇为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、乙二醇或一缩二乙二醇中的至少一种。可选地，所述耐高温无机抗氧剂为硼酸、硼砂、焦亚硫酸钠或保险粉中的至少一种。可选地，所述硅烷水解液为双-三乙氧基硅乙烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、双-(3-(三乙氧基硅烷)-丙基)-四硫化物、3-巯丙基三甲氧基硅烷、N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)胺或正硅酸乙酯中的至少一种。另外，提供一种无铬钝化液的制备方法，包括如下步骤：1)将过氧化氢、硫酸氧钛、硅酸钠、硝酸钠以及硫酸铝加入到去离子水中，在35～75℃下，水浴加热，并在搅拌的条件下混合均匀得到混合液；在搅拌的条件下，继续加入硫酸铝，搅拌至完全溶解后，得混合物A，备用；2)将金属络合剂、钛酸丁酯以及低分子醇加入到硅烷水解液中，在45～90℃下搅拌混合1～3h，得到混合物B，备用；3)将混合A加入到混合物B中，搅拌的条件下加入耐高温无机抗氧剂，搅拌20～30min后加入酸度调节剂，控制PH在2.8～5.6。一种无铬钝化液在金属型材表面进行钝化处理中的应用，所述无铬钝化液在金属型材表面进行钝化处理包括如下步骤：1)将金属型材表面分别用400目、600目、1000目砂纸依次打磨，之后用稀酸溶液进行酸洗、自来水冲洗、最后吹干待用；2)在常温条件下将金属型材放入装有所述无铬钝化液的钝化槽中钝化，确保所述金属型材完全被所述无铬钝化液浸没，且钝化时间为10～60s；3)金属型材在所述无铬钝化液中钝化完成后，缓慢取出，用两道水串联清洗，其中每道水清洗时间为1-2min，水洗后，将所述金属型材取出沥干水后，放入80-120℃的烘箱中烘烤10-20min，即得到表面有钝化膜的金属型材。与现有技术相比，本专利技术所取得的有益效果是：1)本专利技术的无铬钝化液不仅耐腐蚀性能好，而且由于不含有有机水性树脂且添加了耐高温无机抗氧剂组分，具有极佳的耐高温黄变特性；2)本专利技术的无铬钝化液中控制去离子水的导电率小于5μS/cm，使得无铬钝化液能在金属型材表面形成连续稳定、结合牢固和具有保护性能的氧化膜层，具有极好的腐蚀阻力，并能与有机涂层有着良好的附着力；3)本专利技术的无铬钝化液在金属型材表面具有极小的腐蚀性，且无残留或极少残留，进而能改善劳动条件，防止环境污染，在清洗的同时能有效地保护被清洗材料表面不受侵蚀以及保证工作环境的健康。附图说明从以下结合附图的描述可以进一步理解本专利技术。图中将重点放在示出实施例的原理上。图1为本专利技术的一种无铬钝化液的制备流程示意图；图2为本专利技术的一种无铬钝化液的应用的流程示意图；图3为铝金属型材表面进行钝化处理后的电镜扫描图。具体实施方式为了使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无铬钝化液，其特征在于，主要包括以下组分：过氧化氢2～9g/L、金属络合剂10～30mL/L、酸度调节剂1～5mL/L、低分子醇10～35mL/L、耐高温无机抗氧剂15～20g/L、硫酸氧钛15～20g/L、钛酸丁酯8～23mL/L、硅酸钠20～30g/L、硝酸钠10～25g/L、硫酸铝5～10g/L、硅烷水解液5～30mL/L、以及去离子水10～30mL/L，其中：所述去离子水的导电率小于5μS/cm。

【技术特征摘要】
1.一种无铬钝化液，其特征在于，主要包括以下组分：过氧化氢2～9g/L、金属络合剂10～30mL/L、酸度调节剂1～5mL/L、低分子醇10～35mL/L、耐高温无机抗氧剂15～20g/L、硫酸氧钛15～20g/L、钛酸丁酯8～23mL/L、硅酸钠20～30g/L、硝酸钠10～25g/L、硫酸铝5～10g/L、硅烷水解液5～30mL/L、以及去离子水10～30mL/L，其中：所述去离子水的导电率小于5μS/cm。2.根据权利要求1所述的无铬钝化液，其特征在于，所述的金属络合剂为钼酸钠、氟钛酸钾、氯化钯、硝酸钴以及硝酸铈中的一种或两种。3.根据权利要求2所述的无铬钝化液，其特征在于，所述酸度调节剂为磷酸、硝酸、植酸以及冰醋酸及其盐类中的至少一种。4.根据权利要求3所述的无铬钝化液，其特征在于，所述低分子醇为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、乙二醇或一缩二乙二醇中的至少一种。5.根据权利要求4所述的无铬钝化液，其特征在于，所述耐高温无机抗氧剂为硼酸、硼砂、焦亚硫酸钠或保险粉中的至少一种。6.根据权利要求5所述的无铬钝化液，其特征在于，所述硅烷水解液为双-三乙氧基硅乙烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、双-(3-(三乙氧基硅烷)-丙基)-四硫化物、3-巯丙基三甲氧基硅烷、N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、双(3-三...

【专利技术属性】
技术研发人员：李珏君，
申请(专利权)人：佛山市骏虎表面技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44