一种环保型涂镀前处理液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种环保型涂镀前处理液及其制备方法和应用，每升该涂镀前处理液中含有：H2ZrF6：2.0～4.0g，Mn(NO3)2：2.0～4.0g，Na2SO4·

【技术实现步骤摘要】
一种环保型涂镀前处理液及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及金属表面处理
，尤其涉及一种环保型涂镀前处理液及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]金属表面在涂镀前均需要进行一些列的前处理，如脱脂除油、除锈等必要的净化工艺。同时，为了解决净化后裸露基材的工序间防锈和提高涂镀结合力，往往需要进行化学处理让基材表面形成一层防护膜。
[0003]传统的氟锆酸盐类陶化剂，工艺简单，价格低廉得到广泛应用。但其无法达到工序间长时间防锈和较高涂镀层结合力综合性能要求。
[0004]专利CN104789954A公开了一种润滑型水性金属表面处理剂，其处理剂包含氟锆酸、γ
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷、硝酸锰和聚氨酯树脂等成分，但是该专利成分还含有对环境不友好的磷元素，磷化法存在严重的磷污染，将导致废水处理成本大大增加。鉴于当前越来越高的环保要求，需对其配方进一步优化改进。
[0005]专利CN107012456A公开了一种烷氧基硅乙基多面体齐聚硅倍半氧烷改性的金属表面前处理剂，该处理剂以水为溶剂，硅烷、氟锆酸为成膜剂，并添加烷氧基硅乙基多面体齐聚硅倍半氧烷作为磨蹭封闭剂和修补剂。但是该专利中还使用到稀土元素，稀土元素不仅资源稀缺，价格高昂，稀土化合物通常还需要高精度提纯，否则容易导致量产使用时物化性能波动，导致产品稳定性差。
[0006]专利CN109321908A公开了一种金属表面多功能环保型纳米陶化液，该陶化液包含氟锆酸、硝酸锰、纳米二氧化硅溶胶、有机树脂等成分，但是该专利技术专利组分中水性有机树脂为丙烯酸类树脂和有机硅树脂体系，这两类树脂多以乳液改性后增加更多亲水基团方可得到较好水溶性，当存在大量亲水基团和较低分子量时，耐腐蚀性能较差。

技术实现思路

[0007]针对上述技术的不足，本专利技术目的之一在于提供一种环保型涂镀前处理液，能够很好解决长时间工序间防锈和提高涂镀层结合力的综合性能问题。
[0008]本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]一种环保型涂镀前处理液，每升该涂镀前处理液中含有：
[0010]H2ZrF6：2.0～4.0g，Mn(NO3)2：2.0～4.0g，Na2SO4·
10H2O：0.4～0.5g，酸性树脂：0.5～1.0g，硅溶胶：0.3～0.4g，KH
‑
550：1.0～1.2g，无水乙醇：3.0～ 6.0g，pH值调整剂，余量为纯净水；所述环保型涂镀前处理液pH值为2.0～4.0。
[0011]优选的，所述pH值调整剂为质量分数10％的硫酸溶液或质量分数10％的氢氧化钠溶液。
[0012]优选的，每升该涂镀前处理液中含有H2ZrF
6 4.0g，Mn(NO3)
2 4.0g， Na2SO4·
10H2O 0.5g，酸性树脂1.0g，硅溶胶0.4g，KH
‑
550 1.2g，无水乙醇6.0 g，pH值调整剂，余量为纯净
水。
[0013]优选的，所述硅溶胶为粒径10nm，SiO2质量含量≥30％的酸性SiO2分散液。
[0014]优选的，所述酸性树脂为水性聚氨酯。
[0015]本专利技术目的之二在于提供上述环保型涂镀前处理液的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0016]S1.称取所需质量及配置所需浓度的各组分原料；
[0017]S2.将KH
‑
550和乙醇依次溶于一定量的纯净水中，搅拌溶解直至溶液澄清，得到前液体A；
[0018]S3.将H2ZrF6、Mn(NO3)2和Na2SO4·
10H2O依次溶于一定量的纯净水中，搅拌溶解直至溶液完全澄清，得到前液体B；
[0019]S4.将硅溶胶按所需量加入纯净水中，搅拌至充分溶解，制得前液体C；
[0020]S5.混合所述前液体A、前液体B和前液体C，边搅拌边加入所需量的酸性树脂，搅拌均匀；
[0021]S6.在S5的均匀溶液中利用pH调整剂将溶液pH值调整至2.0～4.0，最后用纯净水补足余量，得到所述的环保型涂镀前处理液。
[0022]优选的，所述pH值调整剂为质量分数10％的硫酸溶液或质量分数10％的氢氧化钠溶液。
[0023]优选的，所述硅溶胶为粒径10nm的酸性SiO2分散液，所述酸性树脂为水性聚氨酯。
[0024]上述一种环保型涂镀前处理液的使用方法为：将经过脱脂、除锈及活化处理的待镀部件在环保型涂镀前处理液中浸泡10～20min后，在低于150℃的温度下干燥20min，然后再进行涂镀处理；浸泡期间保持所述环保型涂镀前处理液 pH值维持在2.0～4.0。
[0025]本专利技术还提供一种利用上述一种环保型涂镀前处理液制备的镀件。
[0026]本专利技术的有益效果在于：
[0027]本专利技术提供的环保型涂镀前处理液，主要以氟锆盐、酸性树脂为主要的成膜体系，再加入硅溶胶、KH
‑
550可以对氟锆盐和酸性树脂耐水性差、耐温性差等方面进行功能改善。同时硅溶胶、KH
‑
550也可对上述硅溶胶、酸性树脂进行改性以及填充、粘结形成防腐性更高的钝化层，同时增加更多亲涂镀层基团，提高涂镀层结合力。
[0028]本专利技术提供的环保型涂镀前处理液，具备了无机体系与金属基体反应迅速成膜快的特点，同时其有机体系一方面亲水功能团能与无机盐离子、金属基体等反应键合成形态多变的立体结构具备了长效防止金属基材电化学腐蚀，另一方面与涂镀层相互交错、穿插、咬合形成众多有机键合反应链，进一步提高了涂镀层与金属基材的结合力。
[0029]硅溶胶为粒径为10nm的酸性SiO2分散液(pH＝2～4)，经KH
‑
550改性后的纳米SiO2体系中，Si较低的表面能使其向水性聚氨酯膜的外表面迁移并富集，这增强了水性聚氨酯膜的表面性能，提高了其耐水性。同时，富集后的水性聚氨酯膜具备了表面能降低、吸水率降低、拉伸强度显著提升、热稳定性提高等诸多优点，可进一步提高钢铁涂镀前耐蚀性，同时提高钢铁与涂镀层的结合力。
[0030]KH
‑
550作用主要有以下两方面：(1)以
‑
Si
‑
O
‑
Si
‑
为骨架组成的硅烷偶联剂中的Si
‑
O因其具有优异的热稳定性和低表面能，可用于改善水性聚氨酯的热稳定性和耐水防腐性；(2)硅烷偶联剂本身含有既可亲无机又可亲有机的基团，可作为连接无机物和有机物的
桥梁，形成无机层硅烷偶联剂有机层的结合层。
[0031]利用KH
‑
550改性硅溶胶(即SiO2)后使其具有一定亲油性能，而后与酸性树脂(即水性聚氨酯)产生原位聚合反应生成综合性能优异的复合材料，以此改性水性聚氨酯以提高其硬度、热稳定性等性能。
[0032]KH
‑
550表面氨基与酸性树脂(即水性聚氨酯)的环氧基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环保型涂镀前处理液，其特征在于，每升该涂镀前处理液中含有：H2ZrF6：2.0～4.0g，Mn(NO3)2：2.0～4.0g，Na2SO4·
10H2O：0.4～0.5g，酸性树脂：0.5～1.0g，硅溶胶：0.3～0.4g，KH
‑
550：1.0～1.2g，无水乙醇：3.0～6.0g，pH值调整剂，余量为纯净水；所述环保型涂镀前处理液pH值为2.0～4.0。2.如权利要求1所述的一种环保型涂镀前处理液，其特征在于，所述pH值调整剂为质量分数10％的硫酸溶液或质量分数10％的氢氧化钠溶液。3.如权利要求2所述的一种环保型涂镀前处理液，其特征在于，每升该涂镀前处理液中含有H2ZrF
6 4.0g，Mn(NO3)
2 4.0g，Na2SO4·
10H2O 0.5g，酸性树脂1.0g，硅溶胶0.4g，KH
‑
550 1.2g，无水乙醇6.0g，pH值调整剂，余量为纯净水。4.如权利要求1所述的一种环保型涂镀前处理液，其特征在于，所述硅溶胶为粒径10nm，SiO2质量含量≥30％的酸性SiO2分散液。5.如权利要求1所述的一种环保型涂镀前处理液，其特征在于，所述酸性树脂为水性聚氨酯。6.一种如权利要求1或3所述的环保型涂镀前处理液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.称取所需质量及配置所需浓度的...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐正生，马骁，王明龙，胡竹松，杨磊，陈华三，
申请(专利权)人：合肥圣达电子科技实业有限公司，
类型：发明
国别省市：