一种基于多官能团烷基磷酸酯的环境友好型金属表面处理液及应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于多官能团烷基磷酸酯的环境友好型金属表面处理液及应用，原料质量百分比如下：多官能团烷基磷酸酯1-3％，氧化锌2-5％，钼酸钠0.5-1％，酒石酸2-5％，硝酸钠3-5％，余量为水。经过本发明处理液处理后金属表面所形成的转化膜是吸附型有机膜和钝化膜的混合型薄膜，可以大大提高金属的耐腐蚀性能以及与外层漆膜的结合力；本发明的处理液采用了化学吸附的成膜原理，因此不会像磷化液一样产生沉渣，大大降低了对环境的污染。
【专利说明】一种基于多官能团烷基磷酸酯的环境友好型金属表面处理液及应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及到一种以多官能团烷基磷酸酯为主要成分的环境友好型金属表面处理液及应用，属于金属表面处理领域。
【背景技术】
[0002]目前，磷化液占据着金属表面处理行业的绝大部分市场。金属材料经磷化液处理之后会在表面形成一层多孔薄膜，可以提高金属材料的耐腐蚀性能及与外层油漆的结和力。但是，磷化膜的成膜原理决定了磷化处理过程中会产生大量的磷化废渣、废液，由此带来严重的环境污染问题。为适应环境保护的要求，促进金属表面处理行业的良性发展，开发一种环境友好型金属表面处理液来代替目前广泛使用的传统磷化液不仅具有重要的社会效益和经济价值，而且势在必行。
[0003]中国专利文件CN 103952689A(申请号:201310159185.6)公开了一种环保型多功能金属表面处理液，其配方的百分比(％)为:磷酸28-32、锌皮(或锌块、锌粒)0.25-0.32、酸式磷酸锰1-1.5、酒石酸0.8-1、柠檬酸0.2?0.8、硫脲0.5-0.7、聚乙二醇0.11-0.16、十二烷基苯磺酸钠1.5-2.5、分析纯钼酸胺0.08-0.12，其余为水。但是，此发明公开的处理液的成膜原理依然是无机磷酸盐在金属表面沉积成膜，因此在使用一段时间之后产生大量的沉渣，需要过滤出去；与磷化液相同，沉渣的产生会造成严重的环境污染，并且该处理液在生产时需要使用去离子水，大大增加了使用成本，限制了其适用范围。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明提供一种环境友好型金属表面处理液及应用。该处理液以多官能团烷基磷酸酯为主要原料，可以在金属表面形成一层致密的吸附型化学转化膜，提高金属的耐腐蚀性能，增强漆膜的附着力。使用方法简单，使用过程中无沉渣产生，经济、环保。
[0005]本发明技术方案如下:
[0006]一种基于多官能团烷基磷酸酯的环境友好型金属表面处理液，原料质量百分比如下:
[0007]多官能团烷基磷酸酯1-3 %，氧化锌2-5 %，钼酸钠0.5-1 %，酒石酸2_5 %，硝酸钠3-5%，余量为水。
[0008]根据本发明，优选的，所述的多官能团烷基磷酸酯为植酸、季戊四醇四磷酸酯、1，6-己二醇磷酸酯、磷酸酯化环糊精、1，8-辛二醇磷酸酯。
[0009]根据本发明，优选的，所述的基于多官能团烷基磷酸酯的环境友好型金属表面处理液，原料质量百分比如下:
[0010]多官能团烷基磷酸酯1.5-2.5%，氧化锌3-4%，钼酸钠0.5_1 %，酒石酸3_4%，硝酸钠3-5%，余量为水。
[0011]根据本发明，优选的，所述的基于多官能团烷基磷酸酯的环境友好型金属表面处理液，原料质量百分比如下:
[0012]植酸2 %，氧化锌2 %，钼酸钠0.7%，酒石酸2 %，硝酸钠3 %，余量为水。
[0013]根据本发明，优选的，所述的基于多官能团烷基磷酸酯的环境友好型金属表面处理液，原料质量百分比如下:
[0014]季戊四醇四磷酸酯1.5%，氧化锌3%，钼酸钠0.5%，酒石酸3%，硝酸钠3.5%，余量为水。
[0015]根据本发明，优选的，所述的基于多官能团烷基磷酸酯的环境友好型金属表面处理液，原料质量百分比如下:
[0016]1，6-己二醇磷酸酯2.5%，氧化锌2.5 %，钼酸钠1 %，酒石酸4%，硝酸钠3 %，余量为水。
[0017]本发明的处理液为微黄色透明液体，pH为1.8到3.5之间。金属制品如冷轧板经过除油水洗之后即可进行表面处理，时间为3-5分钟，经本发明的处理液处理之后冷轧板表面为均匀的蓝色薄膜。已经大量生锈的冷轧板除油水洗后，经过酸洗除锈水洗之后经本发明的处理液处理3-5分钟，即可生成深蓝色至灰黑色的均匀膜层。
[0018]本发明的处理液在使用过程中主要通过控制pH值来调节成膜质量。新配置的处理液的pH值在1.8左右，随着处理工件的数量的增多，pH会逐步上升，当pH值升高到3.5以上时，会出现成膜不均匀的现象。在使用过程中应控制pH值在1.8到3.5之间。
[0019]根据本发明，上述基于多官能团烷基磷酸酯的环境友好型金属表面处理液在处理金属表面中的应用，包括步骤如下:
[0020]将待处理的金属表面除油，经水洗、酸洗、再次水洗后浸泡或喷淋处理液，将处理后的金属水洗后自然晾干或烘干，即完成金属表面处理。
[0021]根据本发明，优选的，金属表面处理过程中保持处理液pH值在1.8到3.5之间。
[0022]根据本发明，优选的，金属表面处理的时间为3-5分钟。
[0023]本发明的原理:
[0024]本发明中，多官能团烷基磷酸酯的分子结构中拥有可在金属表面发生强烈吸附的羟基官能团，使其可以在金属表面自发吸附，形成一层吸附型的化学转化膜，在一定程度上起到对金属基体的腐蚀防护作用。另一方面，这类分子中还存在其它官能团(如羟基、羧基等)，可以与外涂层发生化学交联反应，增强漆膜与金属基体的结合力。
[0025]氧化锌可以起到桥梁的作用，使多官能团烷基磷酸酯在金属表面形成多分子层。
[0026]钼酸钠是一种金属表面钝化剂，在氧气的存在下，可以将金属表面钝化，进一步提高金属的耐腐蚀性能。
[0027]硝酸钠是一种温和的氧化剂，可以将金属基体氧化，有利于成膜物质多官能团烷基磷酸酯在金属表面的吸附。
[0028]酒石酸是一种络合剂，可以确保成膜的均匀性。
[0029]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0030]1、本发明处理液的使用流程较磷化液要简单，节约了生产成本，缩短了处理时间，提高了工作效率。
[0031]2、经过本发明处理液处理后金属表面所形成的转化膜是吸附性有机膜和钝化膜的混合型薄膜，可以大大提高金属的耐腐蚀性能以及与外层漆膜的结合力。
[0032]3、本发明的处理液采用了化学吸附的成膜原理，因此不会像磷化液一样产生沉渣，大大降低了对环境的污染。
【具体实施方式】
[0033]下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
[0034]实施例中所述的原料均为常规原料，市购产品。
[0035]实施例1
[0036]一种基于多官能团烷基磷酸酯的环境友好型金属表面处理液，原料质量百分比如下:
[0037]植酸2 %，氧化锌2 %，钼酸钠0.7%，酒石酸2 %，硝酸钠3 %，余量为水。
[0038]将本实施例的处理液配置好(pH = 1.8)后对冷轧板表面进行处理，步骤如下:
[0039](1)对冷轧板表面进行除油，水洗、酸洗、二次水洗；
[0040](2)常温下将步骤(1)处理后的冷轧板置于处理液中浸泡处理5分钟；
[0041](3)将步骤⑵处理后的冷轧板水洗后烘干，即完成表面处理。
[0042]实施例2
[0043]一种基于多官能团烷基磷酸酯的环境友好型金属表面处理液，原料质量百分比如下:
[0044]季戊四醇四磷酸酯1 %，氧化锌3 %，钼酸钠0.5 %，酒石酸3 %，硝酸钠3.5 %，余量为水。
[0045]将本实施例的处理液配置好(pH = 1.8)后对冷轧板表面进行处理，步骤如下:
[0046](1)对冷轧板表面进行除油，水洗、酸洗、二次水洗；
[0047](2)常温下将步骤(1)处理后的冷轧板置于处理液中浸泡处理3分钟；
[0048](3)将步骤⑵处理后的冷轧板水洗后烘干，即完成表面处理。
[0049]实施例3
[0050]一种基于多官能团烷基磷酸酯的环境友好型金属表面处理液，原料质量百分比如下:
[0051 ]1，6-己二醇磷酸酯2.5%，氧化锌2.5 %，钼酸钠1 %，酒石酸4%，硝酸钠3 %，余量为水。
[0052]将本实施例的处理液配置好(pH = 1.8)后对冷轧板表面进行处理，步骤如下:
[0053](1)对冷轧板表面进行除油，水洗、酸洗、二次水洗；
[0054](2)常温下将步骤(1)处理后的冷轧板表面喷淋处理液，喷淋完成后静置3分钟；
[0055](3)将步骤⑵处理后的冷轧板水洗后烘干，即完成表面处理。
[0056]实验例
[0057]对实施例1-3中的表面处理后的冷轧板进行性能检测，测试项目及结果如下:
[0058](a)外观:冷轧板经处理之后，表面均生成一层淡蓝色的均匀的化学转化膜。
[0059](b)硫酸铜点滴实验:
[0060]硫酸铜溶液按照国家标准进行配制:
[0061]CuS04.5H20:41g/L ;
[0062]NaCl: 35g/L ；
[0063]0.lmol/L HCl:13mL/L
[0064]经本发明处理液处理后的冷轧板的硫酸铜滴定时间:
[0065]实施例1:80秒
[0066]实施例2:80秒
[0067]实施例3:73秒。
[0068](c) 3.5wt %盐水浸泡实验:
[0069]经本处理液处理的冷轧板在3.5wt %的盐水浸泡实验:
[0070]实施例1:110分钟内未出现大量锈点
[0071]实施例2:90分钟内未出现大量锈点
[0072]实施例3:80分钟内未出现大量锈点，
[0073]都可达到国家标准。
[0074](d)漆膜附着力实验:
[0075]划格实验:使用百格器将实施例1-3处理后的冷轧板进行百格试验，使用胶带粘之后，其脱落率为零。
[0076]抗冲击力实验:经实施例1-3的处理后的冷轧板进行49N/cm2的力进行冲击力试验后，背面均无放射性裂纹出现。
【权利要求】
1.一种基于多官能团烷基磷酸酯的环境友好型金属表面处理液，其特征在于，该处理液原料质量百分比如下: 多官能团烷基磷酸酯1-3 %，氧化锌2-5 %，钼酸钠0.5-1 %，酒石酸2-5 %，硝酸钠3-5%，余量为水。
2.根据权利要求1所述的基于多官能团烷基磷酸酯的环境友好型金属表面处理液，其特征在于，所述的多官能团烷基磷酸酯为植酸、季戊四醇四磷酸酯、1，6-己二醇磷酸酯、磷酸酯化环糊精、1，8-辛二醇磷酸酯。
3.根据权利要求1所述的基于多官能团烷基磷酸酯的环境友好型金属表面处理液，其特征在于，原料质量百分比如下: 多官能团烷基磷酸酯1.5-2.5%,氧化锌3-4%，钼酸钠0.5-1 %，酒石酸3_4%，硝酸钠3-5%，余量为水。
4.根据权利要求1所述的基于多官能团烷基磷酸酯的环境友好型金属表面处理液，其特征在于，原料质量百分比如下: 植酸2 %，氧化锌2 %，钼酸钠0.7 %，酒石酸2 %，硝酸钠3 %，余量为水。
5.根据权利要求1所述的基于多官能团烷基磷酸酯的环境友好型金属表面处理液，其特征在于，原料质量百分比如下: 季戊四醇四磷酸酯1.5%，氧化锌3 %，钼酸钠0.5 %，酒石酸3 %，硝酸钠3.5 %，余量为
6.根据权利要求1所述的基于多官能团烷基磷酸酯的环境友好型金属表面处理液，其特征在于，原料质量百分比如下: 1，6-己二醇磷酸酯2.5%，氧化锌2.5%，钼酸钠1 %，酒石酸4%，硝酸钠3%，余量为
7.权利要求1-6任一项所述的基于多官能团烷基磷酸酯的环境友好型金属表面处理液在处理金属表面中的应用，包括步骤如下: 将待处理的金属表面除油，经水洗、酸洗、再次水洗后浸泡或喷淋处理液，将处理后的金属水洗后自然晾干或烘干，即完成金属表面处理。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，金属表面处理过程中保持处理液pH值在1.8到3.5之间。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，金属表面处理的时间为3-5分钟。
【文档编号】C23C22/40GK104498925SQ201510026374
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2015年1月19日 优先权日:2015年1月19日
【发明者】马厚义, 高翔, 刘士明 申请人:山东大学