金属表面处理方法及金属表面处理剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属表面处理方法及金属表面处理剂，更详细而言，涉及塑性加工时 为了提高润滑性并具有延伸性而在金属表面形成皮膜，并包含沉浸（Batch System)和连续 操作（Inline System)的金属表面处理方法及金属表面处理剂。
【背景技术】
[0002] 金属中铁在空气中容易被氧化而难以保管。因此，为了保护金属表面而进行镀金 或化学转化处理。在化学转化处理中，为了涂料的紧贴性、耐磨性、塑性变形加工的润滑、电 绝缘等而通常使用在金属材料表面形成磷酸盐皮膜的磷酸盐皮膜处理。
[0003] 磷酸盐皮膜处理原理为如下。
[0004] 3 [Ζη (Η2Ρ04) 2) ] - Zn3 (P04) 2+4H3P04
[0005] 在塑性加工中使用的表面处理中，通过磷酸盐皮膜处理形成的磷酸盐皮膜其质量 最优秀。
[0006] 但是，磷酸盐皮膜处理具有含重金属的磷酸盐皮膜剂的废水处理问题、因污泥 (Sludge)产生（Fe(P04))导致的废弃物处理等问题。
[0007] 污泥产生（Fe (P04))的过程为如下。
[0008] Fe+2H3P04- Fe (H 2P04) 2+H2
[0009] 氧化剂（0) - H20
[0010] FeP04 (Sludge) +H3P04+1/2H20
[0011] 而且，为了以80°C以上的温度管理磷酸盐皮膜剂，还具有消耗热源等问题。
[0012] 随着人们对环境保护的认知有所提高，磷酸盐皮膜处理中产生的工业废弃物与环 境保护发生冲突。
【发明内容】
[0013] 本发明的目的在于，提供改善因现有磷酸盐皮膜处理中产生的废水、污泥导致的 环境问题，尤其，通过减少工序而减少热源及基本单元，在金属表面形成具有延伸性的前处 理（Precoating)皮膜的金属表面处理方法及金属表面处理剂。
[0014] 为达成如上所述目的，本发明包括：去除金属材料的污垢后水洗的步骤；水洗后， 所述金属材料通过拉丝模进行拉丝加工时，为了提高润滑效果并保护所述金属材料的表 面，在所述金属材料的表面形成碱金属盐皮膜的步骤；以及干燥步骤。
[0015] 所述金属材料的污垢去除选自化学酸洗工序、电解酸洗工序、物理去锈工序中的 至少一种方法。
[0016] 所述碱金属盐皮膜是将所述水洗的金属材料沉浸到含有碱金属盐反应物和添加 剂的金属表面处理剂里，从而粘接于所述金属材料表面。
[0017] 所述金属表面处理剂其所述碱金属盐反应物和所述添加剂的质量比范围为 10:90-90:10。
[0018] 所述碱金属盐反应物相对于所述反应物总质量包含10-90质量％的Na20、10-90 质量％的B203, pH范围为5-10。
[0019] 所述添加剂作为粘合剂增加所述碱金属盐皮膜的粘接量，使所述碱金属盐皮膜具 有耐蚀性，并选自无机化合物和有机化合物中的一种或其化合物，其中所述无机化合物选 自 B203、A1203、Zr02、K 20、Si02、Fe203、MgO、BaO、S0 3、SrO 中的一种以上，所述有机化合物选自 CH20、C6H1Q05、CH30H、C00H、甲氧基（Methoxy)、乙氧基（ethoxy)、轻丙氧基（hydroxyproxy)、 酯（Ester)、半乳糖、葡萄糖、C6H1206、CH20H、多元醇（Polyol)中的一种以上。
[0020] 所述无机化合物相对于所述添加剂总质量包含10-90质量％的B203、大于0小于 30质量％的A1203、大于0小于30质量％的Zr02、大于0小于30质量％的K 20、大于0小于 30质量％的Si02、大于0小于10质量^^Fe203、大于0小于10质量％的1%0。
[0021] 所述有机化合物相对于所述添加剂总质量包含1-15质量％的CH20、1-15质量％ 的C6H1Q05、1-15质量％的CH30H、1-15质量％的C00H、1-15质量％的甲氧基、1-15质量％的 乙氧基、1-15质量％的羟丙氧基、1-15质量％的酯、1-15质量％的半乳糖、1-15质量％的葡 萄糖、1-15质量％的明1206、1-15质量％的〇120!1、1-15质量％的多元醇。
[0022] 所述添加剂进一步包含选自具有脂类、乙烯基类、环氧类、甲基丙烯酰氧基类、氨 基类、巯基类官能基的化合物中的一种，相对于所述添加剂总质量包含大于〇小于10质 量％的范围。
[0023] 所述金属材料为线材，所述线材选自钢铁、不锈钢、铝、钛、铜、镁及其合金中的一 种。
[0024] 金属表面处理剂用于在金属材料的表面形成碱金属盐皮膜，其碱金属盐反应物和 添加剂的质量比为10:90-90:10。
[0025] 所述碱金属盐反应物相对于所述反应物总质量包含10-90质量％的Na20、10-90 质量％的B203, pH范围为5-10。
[0026] 所述添加剂选自无机化合物和有机化合物中的一种或其化合物，其中所述无机化 合物选自 B203、A1203、Zr02、K 20、Si02、Fe203、MgO、BaO、S0 3、SrO 中的一种以上，所述有机化 合物选自〇i2〇、C6H1()05、CH 30H、C00H、甲氧基、乙氧基、轻丙氧基、酯、半乳糖、葡萄糖、C6H120 6、 ch2oh、多元醇中的一种以上。
[0027] 所述无机化合物相对于所述添加剂总质量包含10-90质量％的B203、大于0小于 30质量％的A1203、大于0小于30质量％的Zr02、大于0小于30质量％的K 20、大于0小于 30质量％的Si02、大于0小于10质量^^Fe203、大于0小于10质量％的1%0。
[0028] 所述有机化合物相对于所述添加剂总质量包含1-15质量％的CH20、1-15质量％ 的C6H1Q05、1-15质量％的CH30H、1-15质量％的C00H、1-15质量％的甲氧基、1-15质量％的 乙氧基、1-15质量％的羟丙氧基、1-15质量％的酯、1-15质量％的半乳糖、1-15质量％的葡 萄糖、1-15质量％的明1206、1-15质量％的〇120!1、1-15质量％的多元醇。
[0029] 所述添加剂进一步包含选自具有脂类、乙烯基类、环氧类、甲基丙烯酰氧基类、氨 基类、巯基类官能基的化合物中的一种，相对于所述添加剂总质量具有大于〇小于10质 量％的范围。
[0030] 金属表面处理剂用于在金属材料的表面形成碱金属盐皮膜，是不含B203的无硼 (Boron Free)金属表面处理剂，添加剂和水的质量比范围为5:95-50:50。
[0031 ] 添加剂选自无机化合物和有机化合物中的一种或其化合物，其中所述无机化合物 选自 A1203、Zr02、K20、Si02、Fe 203、MgO、BaO、S03、SrO、S、Si、Ca 中的一种以上，有机化合物选 自〇120、C6H1Q05、CH30H、C00H、甲氧基、乙氧基、轻丙氧基、酯、半乳糖、葡萄糖、C 6H1206、(?20Η、 多元醇中的一种以上。
[0032] 所述金属表面处理剂为Κ20和Si02进行反应而在所述金属材料的表面形成碱金属 盐皮膜。
[0033] 本发明的金属表面处理方法通过碱金属盐反应而在线材的表面形成碱金属盐前 处理皮膜，因此，与形成磷酸盐皮膜不同，不会导致环境问题，而且具有使线材表面具有延 伸性、