本发明涉及金属表面处理技术领域，具体涉及一种陶化剂及其制备方法和使用方法。
背景技术
钢铁在进行涂装前通常需要进行前处理，化学前处理方法通常是在钢铁的表面生成一层化学转化膜，该转化膜既要有一定的防腐能力，以保证零件在喷涂前不返锈，也可以增加零件表面的粗糙度，增强涂料与基底的结合力。
目前钢铁前处理大部分采用的是磷化处理工艺，虽然磷化工艺能满足前处理的生产要求，但磷化会产生大量的磷化渣，而且在生产过程中会以致癌物质亚硝酸钠作为磷化促进剂。
无磷转化处理技术与传统磷化处理技术相比，具有环保、节能、操作简便、成本低、适用于多种底材等优点。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于如何提供更加环保、制备更加简易、使用效果更好的陶化剂。
为此，根据第一方面，本发明实施例公开了一种陶化剂及其制备方法和使用方法，所述陶化剂含有以下重量百分比的原料：氟锆酸铵1％～5％，乙酸0.2-1.5％，柠檬酸0.5-0.8％，乙烯基硅烷0.5-3％，氯化钠0.1-3％，氧化锌0.2-1％，余量为水。
在本发明提供的陶化剂的一种较佳实施例中，所述氧化锌为超细活性氧化锌。
在本发明提供的陶化剂的一种较佳实施例中，所述水为去离子水或自来水。
在本发明提供的陶化剂的一种较佳实施例中，还可以加入0.01-0.1％稀土促进剂。
一种如前所述的陶化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：常温常压下，在反应容器内加入配方量三分之二的水并缓慢不停的搅拌；
步骤二：在保持搅拌的同时，向反应容器依次缓慢加入配方量的氟锆酸铵、乙酸、柠檬酸、乙烯基硅烷、氯化钠、氧化锌；
步骤三：所述液体搅拌工具持续搅拌一定时间后，加剩余的水调整至密度为1.01-1.03g/ml。
一种如前所述的陶化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：常温常压下，在反应容器内加入配方量三分之二的水并缓慢不停的搅拌；
步骤二：在保持搅拌的同时，向反应容器依次缓慢加入配方量的氟锆酸铵、乙酸、柠檬酸、乙烯基硅烷、氯化钠、氧化锌、稀土促进剂；
步骤三：所述液体搅拌工具持续搅拌一定时间后，加剩余的水调整至密度为1.01-1.03g/ml。
在本发明提供的陶化剂的制备方法的一种较佳实施例中，所述步骤三中的搅拌时间为0.5-1.5h。
一种应用于如前所述的陶化剂进行陶化处理的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对待处理的金属表面进行脱脂处理；
步骤二：两道水洗；
步骤三：用本发明制备的所述陶化剂进行表面处理，将所述陶化剂与水按1：40-1：20的比例稀释后，工艺条件为：ph值4.0-6.0，处理温度为0～40℃，处理方式为浸泡或喷淋；
步骤四：水洗；
步骤五：烘干；
步骤六：喷涂；
步骤七：固化。
在本发明提供的陶化剂的使用方法的一种较佳实施例中，脱脂温度15-40℃，脱脂时间为0.5-2min。
在本发明提供的陶化剂的使用方法的一种较佳实施例中，所述步骤三中处理时间为30-90s。
本发明中各原料的作用如下：
氟锆酸铵的用处是取代传统的磷酸盐在某些金属上可形成一层耐蚀性的氧化锆膜，它可提高金属与涂层的结合力，是本发明中的主要成膜物质。其主要特点是：耐蚀性与磷化处理相当，可在较低温度和较短的时间内完成操作；可沿用磷化处理设备，运作成本比磷化处理低，水耗和能耗也较低；溶液中的沉淀物比磷化液少。
稀土促进剂：稀土元素在金属表面处理中已得到广泛的认同和应用，由于稀土元素的特殊的结构，只用很少的量就起到很强的促进成膜作用，且我国的稀土储量很丰富，原料易得，成本较低。
乙酸、柠檬酸可用于调节ph，并作为络合剂。
氯化钠为稳定剂。
相较于现有技术，本发明提供的陶化剂及其制备方法和使用方法具有以下有益效果：
一、所述陶化剂的制备方法为无磷前处理工艺，原料简单易得，所产生的废水不含有铬、镍及其他有毒重金属、无亚硝酸盐、无磷酸盐，减轻废水处理和环境负担。
二、所述陶化剂的制备和使用过程中都可以在常温下进行，且制备过程能耗小，没有沉渣，减少废弃物处理成本。
三、本发明提供的陶化剂适用性较广，可以适用于不同类型的板材。
四、经陶化剂处理后的金属材料涂装后可通过百格测试与50kg冲压测试，盐雾测试时间能在500个小时以上，能为金属基材与多种涂料结合提供优越的附着力，延长金属的耐腐蚀时间。
具体实施方式
下面将结合对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
一种陶化剂，含有以下重量百分比的原料：氟锆酸铵1％，乙酸0.2％，柠檬酸0.5％，乙烯基硅烷0.5％，氯化钠0.1％，超细活性氧化锌0.2％，稀土促进剂0.01％，余量为水。
一种制备如上所述的陶化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：常温常压下，在反应容器内加入配方量三分之二的水并缓慢不停的搅拌；
步骤二：在保持搅拌的同时，向反应容器依次缓慢加入上述配方量的氟锆酸铵、乙酸、柠檬酸、乙烯基硅烷、氯化钠、氧化锌、超细活性氧化锌、稀土促进剂；
步骤三：所述液体搅拌工具持续搅拌0.5h后，加剩余的水调整至密度为1.01g/ml。
一种应用于如上所述陶化剂进行陶化处理的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对待处理的金属表面进行脱脂处理，脱脂温度15℃，脱脂时间为0.5min；
步骤二：两道水洗；
步骤三：用本发明制备的所述陶化剂进行表面处理，将所述陶化剂与水按1：40的比例稀释后，工艺条件为：ph值4.0，处理温度为0℃，处理时间为30s，处理方式为浸泡或喷淋；
步骤四：水洗，最好是去离子水；
步骤五：烘干；
步骤六：喷涂；
步骤七：固化。
实施例2
一种陶化剂，含有以下重量百分比的原料：氟锆酸铵5％，乙酸1.5％，柠檬酸0.8％，乙烯基硅烷3％，氯化钠3％，超细活性氧化锌1％，稀土促进剂0.1％，余量为水。
一种制备如上所述陶化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：常温常压下，在反应容器内加入配方量三分之二的水并缓慢不停的搅拌；
步骤二：在保持搅拌的同时，向反应容器依次缓慢加入上述配方量的氟锆酸铵、乙酸、柠檬酸、乙烯基硅烷、氯化钠、氧化锌、超细活性氧化锌、稀土促进剂；
步骤三：所述液体搅拌工具持续搅拌1.5h后，加剩余的水调整至密度为1.03g/ml。
一种应用于如上所述陶化剂进行陶化处理的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对待处理的金属表面进行脱脂处理，脱脂温度40℃，脱脂时间为2min；
步骤二：两道水洗；
步骤三：用本发明制备的所述陶化剂进行表面处理，将所述陶化剂与水按1：20的比例稀释后，工艺条件为：ph值6.0，处理温度为40℃，处理时间为90s，处理方式为浸泡或喷淋；
步骤四：水洗，最好是去离子水；
步骤五：烘干；
步骤六：喷涂；
步骤七：固化。
实施例3
一种陶化剂，含有以下重量百分比的原料：氟锆酸铵3％，乙酸0.8％，柠檬酸0.6％，乙烯基硅烷2.5％，氯化钠2.1％，超细活性氧化锌0.7％，稀土促进剂0.08％，余量为水。
一种制备如上所述陶化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：常温常压下，在反应容器内加入配方量三分之二的水并缓慢不停的搅拌；
步骤二：在保持搅拌的同时，向反应容器依次缓慢加入配方量的氟锆酸铵、乙酸、柠檬酸、乙烯基硅烷、氯化钠、氧化锌、超细活性氧化锌、稀土促进剂；
步骤三：所述液体搅拌工具持续搅拌1h后，加剩余的水调整至密度为1.02g/ml。
一种应用于如上所述陶化剂进行陶化处理的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对待处理的金属表面进行脱脂处理，脱脂温度25℃或常温状态即可，脱脂时间为1min；
步骤二：两道水洗；
步骤三：用本发明制备的所述陶化剂进行表面处理，将所述陶化剂与水按1：30的比例稀释后，工艺条件为：ph值4.5，处理温度为25℃或常温，处理时间为1min，处理方式为浸泡或喷淋；
步骤四：水洗，最好是去离子水；
步骤五：烘干；
步骤六：喷涂；
步骤七：固化。
实施例4
一种陶化剂，含有以下重量百分比的原料：氟锆酸铵1％，乙酸0.2％，柠檬酸0.5％，乙烯基硅烷0.5％，氯化钠0.1％，超细活性氧化锌0.2％，余量为水。
一种制备如上所述的陶化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：常温常压下，在反应容器内加入配方量三分之二的水并缓慢不停的搅拌；
步骤二：在保持搅拌的同时，向反应容器依次缓慢加入上述配方量的氟锆酸铵、乙酸、柠檬酸、乙烯基硅烷、氯化钠、氧化锌、超细活性氧化锌；
步骤三：所述液体搅拌工具持续搅拌0.5h后，加剩余的水调整至密度为1.01g/ml。
一种应用于如上所述陶化剂进行陶化处理的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对待处理的金属表面进行脱脂处理，脱脂温度15℃，脱脂时间为0.5min；
步骤二：两道水洗；
步骤三：用本发明制备的所述陶化剂进行表面处理，将所述陶化剂与水按1：40的比例稀释后，工艺条件为：ph值4.0，处理温度为0℃，处理时间为30s，处理方式为浸泡或喷淋；
步骤四：水洗，最好是去离子水；
步骤五：烘干；
步骤六：喷涂；
步骤七：固化。
实施例5
一种陶化剂，含有以下重量百分比的原料：氟锆酸铵5％，乙酸1.5％，柠檬酸0.8％，乙烯基硅烷3％，氯化钠3％，超细活性氧化锌1％，余量为水。
一种制备如上所述陶化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：常温常压下，在反应容器内加入配方量三分之二的水并缓慢不停的搅拌；
步骤二：在保持搅拌的同时，向反应容器依次缓慢加入上述配方量的氟锆酸铵、乙酸、柠檬酸、乙烯基硅烷、氯化钠、氧化锌、超细活性氧化锌；
步骤三：所述液体搅拌工具持续搅拌1.5h后，加剩余的水调整至密度为1.03g/ml。
一种应用于如上所述陶化剂进行陶化处理的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对待处理的金属表面进行脱脂处理，脱脂温度40℃，脱脂时间为2min；
步骤二：两道水洗；
步骤三：用本发明制备的所述陶化剂进行表面处理，将所述陶化剂与水按1：20的比例稀释后，工艺条件为：ph值6.0，处理温度为40℃，处理时间为90s，处理方式为浸泡或喷淋；
步骤四：水洗，最好是去离子水；
步骤五：烘干；
步骤六：喷涂；
步骤七：固化。
实施例6
一种陶化剂，含有以下重量百分比的原料：氟锆酸铵3％，乙酸0.8％，柠檬酸0.6％，乙烯基硅烷2.5％，氯化钠2.1％，超细活性氧化锌0.7％，余量为水。
一种制备如上所述陶化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：常温常压下，在反应容器内加入配方量三分之二的水并缓慢不停的搅拌；
步骤二：在保持搅拌的同时，向反应容器依次缓慢加入配方量的氟锆酸铵、乙酸、柠檬酸、乙烯基硅烷、氯化钠、氧化锌、超细活性氧化锌；
步骤三：所述液体搅拌工具持续搅拌1h后，加剩余的水调整至密度为1.02g/ml。
一种应用于如上所述陶化剂进行陶化处理的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对待处理的金属表面进行脱脂处理，脱脂温度25℃或常温状态即可，脱脂时间为1min；
步骤二：两道水洗；
步骤三：用本发明制备的所述陶化剂进行表面处理，将所述陶化剂与水按1：30的比例稀释后，工艺条件为：ph值4.5，处理温度为25℃或常温，处理时间为1min，处理方式为浸泡或喷淋；
步骤四：水洗，最好是去离子水；
步骤五：烘干；
步骤六：喷涂；
步骤七：固化。
本发明中各原料的作用如下：
氟锆酸铵的用处是取代传统的磷酸盐在某些金属上可形成一层耐蚀性的氧化锆膜，它可提高金属与涂层的结合力，是本发明中的主要成膜物质。其主要特点是：耐蚀性与磷化处理相当，可在较低温度和较短的时间内完成操作；可沿用磷化处理设备，运作成本比磷化处理低，水耗和能耗也较低；溶液中的沉淀物比磷化液少。
稀土促进剂：稀土元素在金属表面处理中已得到广泛的认同和应用，由于稀土元素的特殊的结构，只用很少的量就起到很强的促进成膜作用，且我国的稀土储量很丰富，原料易得，成本较低。
乙酸、柠檬酸可用于调节ph，并作为络合剂。
氯化钠为稳定剂。
相较于现有技术，本发明提供的陶化剂及其制备方法和使用方法具有以下有益效果：
一、所述陶化剂的制备方法为无磷前处理工艺，原料简单易得，所产生的废水不含有铬、镍及其他有毒重金属、无亚硝酸盐、无磷酸盐，减轻废水处理和环境负担。
二、所述陶化剂的制备和使用过程中都可以在常温下进行，且制备过程能耗小，没有沉渣，减少废弃物处理成本。
三、本发明提供的陶化剂适用性较广，可以适用于不同类型的板材。
四、经陶化剂处理后的金属材料涂装后可通过百格测试与50kg冲压测试，盐雾测试时间能在500个小时以上，能为金属基材与多种涂料结合提供优越的附着力，延长金属的耐腐蚀时间。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。