一种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的制造方法，其步骤为：(A)按比例称取亚硝酸钠和硫酸铜溶解在去离子水；(B)向步骤（A)所得溶液中加入呈味核苷酸二钠、羟甲基纤维素、聚丙烯酸钠、聚亚烷基二醇、尼泊金甲酯、络合剂，加热并搅拌20分钟；(C)将步骤(B)的溶液冷却至25°C，加入增稠剂和消泡剂搅拌15分钟；(D)充分混合分散均匀后，采用200目的袋式过滤器过滤，过滤后的液体即为镀膜剂，以上分数均按照质量份数称取。本发明制备的发黑镀膜剂能显著增强了膜层的致密性和牢固性，有效的解决了膜层厚度不均的问题，并且该方法制备的发黑剂热稳定性好、无毒无害、易降解，对环境无污染，应用范围广。
【专利说明】-种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机/无机复合功能材料领域，具体地说，涉及可用于制备金属表面 防腐涂层的镀膜剂的制造方法，更具体地说，涉及一种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的 制造方法。
【背景技术】
[0002] 金属在潮湿的空气中极易锈蚀，所以需要对金属进行一定的处理来防止其锈蚀， 尤其是在工厂的生产中用于工序的转换，常用的处理方法是对金属进行发黑处理。发黑是 一种金属防护的处理工艺，通过在金属表面形成一层氧化膜来防止金属的锈蚀。常见的发 黑镀膜剂主要有加温发黑镀膜剂和常温发黑镀膜剂，加温发黑处理方法由于其能耗高，具 有选择性而受到一定限制，常温发黑方法逐渐得到发展，其不仅能耗低而且具有节能、高 效、操作方便等优点。然而常用的常温发黑剂多为硒和铜的化合物体系，硒化合物不仅价格 昂贵而且剧毒，在制备过程中对人的身体造成很大损害，污染环境。现有的常温发黑处理剂 还存在络合剂与金属结合力差、成膜效果不理想及难降解、环境污染严重等问题。
[0003] 中国专利申请号：201210518043.X，
【公开日】2013年04月17日，公开了一份名称为 一种适用于铸铁件的常温发黑剂及其制备方法的专利申请文件，该发明中每升发黑剂由以 下原料制成：钥酸钠1?3g、硫酸铜2?6g、硫酸镍1?3g、络合剂1?3g、成膜助剂4? 8g、添加剂0. 3?I. 5g、聚乙二醇0. 5?3g、油酸盐0. 5?3g，余量为水，PH为2. 0?3. 0。 该发明需要在酸性条件下才能有效成膜，具有一定的选择性，应用范围有限，而且发黑剂反 应后不易降解，反应后的产物对环境产生污染，膜层受环境酸碱度及湿度影响较大，抗腐蚀 性差。
[0004] 中国专利号201110447491.0,
【公开日】2011年12月29日，公开了一份名称为一种 金属表面发黑处理剂的专利文件，该发明由下列组分配制而成的混合液，每升混合液中各 组分的重量份为：硫代硫酸钠70 - 90g、浓度为85%的磷酸7 - 10g、浓度为65%的稀硝酸 8 - llg、磷酸二氢铵4 一 9g、余量为水。用该发明的发黑剂可以在常温下对金属工件进行 发黑处理，能耗低，但是该发黑液存在污染严重、不易降解，发黑成本高，发黑时间长，磷酸 及磷酸盐存在络合力弱且受PH影响较大等问题。
【发明内容】
[0005] 1、要解决的问题
[0006] 针对现有发黑液存在污染严重、不易降解、镀膜效果差、附着力差等问题，本发明 提供一种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的制造方法，该发明中采用的乙二胺四甲叉磷 酸钠能与金属形成螯合物，通过与金属件形成配位键和共价键使得附着力和致密度显著提 高，有效提高金属的防腐蚀性能，缩短成膜时间且镀膜稳定，膜层均匀，并且该方法制备的 发黑剂热稳定性好、无毒无害、易降解，对环境无污染，应用范围广。
[0007] 2、技术方案
[0008] 为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
[0009] -种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的制造方法，其步骤为：
[0010] ⑷按比例称取1-5份的亚硝酸钠和3-5份的硫酸铜溶解在40-70份的去离子水， 搅拌充分溶解；
[0011] (B)向步骤（A)所得溶液中加入2-7份呈味核苷酸二钠、3-8份羟甲基纤维素、1-5 份聚丙烯酸钠、1-2份聚亚烷基二醇、0. 2-1份尼泊金甲酯、7-12份络合剂，加热并搅拌20分 钟；所述的络合剂为乙二胺四甲叉膦酸钠和氢氧化钠的混合物，其中乙二胺四甲叉膦酸钠 和氢氧化钠的重量比为5-7:1 ;
[0012] (C)将步骤（B)的溶液冷却至25°C，加入0· 5-2份增稠剂和0· 2-0. 8份消泡剂搅 拌15分钟；所述的消泡剂为聚乙二醇和聚氧乙烯醚，聚乙二醇和聚氧乙烯醚的质量比为 2-3:1 ；
[0013] (D)充分混合分散均匀后，采用200目的袋式过滤器过滤，过滤后的液体即为镀膜 齐IJ，以上分数均按照质量份数称取。
[0014] 优选的，所述的步骤（A)中亚硝酸钠为3份，硫酸铜为4份溶解在65份去离子水 中。
[0015] 优选的，所述的步骤（B)中向步骤（A)所得溶液中加入4份呈味核苷酸二钠、5份 羟甲基纤维素、3份聚丙烯酸钠、1份聚亚烷基二醇、0. 6份尼泊金甲酯、7份络合剂，其中乙 二胺四甲叉膦酸钠和氢氧化钠的重量比为6:1。
[0016] 优选的，所述的步骤（C)中加入0. 5份增稠剂和0. 5份消泡剂，所述的增稠剂为 聚丙烯酰胺；所述的消泡剂为聚乙二醇和聚氧乙烯醚，聚乙二醇和聚氧乙烯醚的质量比为 3:1。
[0017] 一种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的分解方法，在波长为247nm的紫外光下照 射。
[0018] 优选的，所述的金属表面处理的发黑镀膜剂需要分解时，向每千克的发黑镀膜剂 加入ImgPt。
[0019] 3、有益效果
[0020] 相比于现有技术，本发明的有益效果为：
[0021] (1)本发明提供一种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的制造方法，该方法制备的 发黑剂由亚硝酸钠，硫酸铜、呈味核苷酸二钠、羟甲基纤维素，聚丙烯酸钠、聚亚烷基二醇、 尼泊金甲酯、络合剂，增稠剂，消泡剂，去离子水组成，其中络合剂为乙二胺四甲叉膦酸钠和 氢氧化钠的混合物，通过与金属形成配位键和共价键显著提高与金属的络合能力，促进了 发黑镀膜的致密性和牢固性，尤其是添加了羟甲基纤维素和聚丙烯酸钠，有效的缩短了成 膜时间，改善了膜层厚度不均的问题；消泡剂为聚乙二醇和聚氧乙烯醚的混合物，消泡效果 显著提高，有助于提高膜层的均匀度和致密度；
[0022] (2)本发明制造的发黑镀膜剂的反应产物易分解，清洁环保、对环境污染小，而且 原料便宜，生产的成本低，对环境的选择性低，能够广泛应用于多种金属制品；
[0023] (3)采用本发明制造的发黑镀膜剂处理后的工件表面光滑、膜表面均匀，致密度 好，显著提高金属的抗腐蚀性能；
[0024] (4)本发明制作方法简单，在弱酸、弱碱及中性环境中均可，所用原料及反应产物 易分解，只需向每千克发黑镀膜剂中加入Img Pt同时在波长为247nm的紫外光下照射即可 分解，对环境污染极小。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
[0026] 实施例1
[0027] -种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的制造方法，其步骤为：
[0028] ㈧按比例称取3份的亚硝酸钠和4份的硫酸铜溶解在65份的去离子水，搅拌充 分溶解；
[0029] (B)向步骤（A)所得溶液中加入4份呈味核苷酸二钠、5份羟甲基纤维素、3份聚丙 烯酸钠、1份聚亚烷基二醇、〇. 6份尼泊金甲酯、7份络合剂，加热并搅拌20分钟；所述的络 合剂为乙二胺四甲叉膦酸钠和氢氧化钠的混合物，其中乙二胺四甲叉膦酸钠和氢氧化钠的 重量比为6:1 ;
[0030] (C)将步骤（B)的溶液冷却至25°C，加入0· 5份增稠剂和0· 5份消泡剂搅拌15分 钟；所述的消泡剂为聚乙二醇和聚氧乙烯醚，聚乙二醇和聚氧乙烯醚的质量比为3:1 ;
[0031] (D)充分混合分散均匀后，采用200目的袋式过滤器过滤，过滤后的液体即为镀膜 齐IJ，以上分数均按照质量份数称取。
[0032] 该方法制备的发黑镀膜剂在常温下即可用于金属螺钉的表面处理，20摄氏度的温 度中镀膜时间20秒，膜厚0. 011毫米，表面光滑，草酸浸泡合格。膜表面均匀度和光泽度一 致、膜层不粘手，膜层与金属表面的结合力强，尤其是大批量镀膜时，一般在捞起工件时与 打捞工具接触的部位的镀膜会发生损害，而本发明的镀膜不用担心该问题，打捞时不会对 镀膜本身造成损害。使用后，将使用后的每千克镀膜剂中放入Img Pt,用波长为247nm的紫 外光下照射。3个小时后开始，有机物分解，剩余液体中无残留有害物质。
[0033] 实施例2
[0034] 同实施例1，所不同的是该用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂，其成份组 成及重量比为：亚硝酸钠1份，硫酸铜5份、呈味核苷酸二钠2份、羟甲基纤维素8份，聚丙 烯酸钠1份、聚亚烷基二醇1. 6份、尼泊金甲酯1份、络合剂10份，增稠剂2份，消泡剂0. 2 份，去离子水40份；所述的络合剂为乙二胺四甲叉膦酸钠和氢氧化钠的混合物，其中乙二 胺四甲叉膦酸钠和氢氧化钠的重量比为5:1 ;所述的增稠剂为聚丙烯酰胺；消泡剂为聚乙 二醇和聚氧乙烯醚，聚乙二醇和聚氧乙烯醚的质量比为2:1。
[0035] 该方法制备的发黑镀膜剂在常温下即可用于金属螺钉的表面处理，镀膜时间22 秒，膜厚〇. 015毫米，表面光滑，草酸浸泡合格。膜表面均匀度和光泽度一致、膜层不粘手， 膜层与金属表面的结合力强。将使用后的每千克镀膜剂中放入Img Pt,用波长为247nm的 紫外光下照射。3. 5个小时后开始，有机物分解，剩余液体中无残留有害物质。
[0036] 实施例3
[0037] 同实施例1，所不同的是该用于金属表面处理的无机-树脂发黑镀膜剂，其成份组 成及重量比为：亚硝酸钠5份，硫酸铜3份、呈味核苷酸二钠7份、羟甲基纤维素3份，聚丙 烯酸钠5份、聚亚烷基二醇2份、尼泊金甲酯0. 2份、络合剂12份，增稠剂1. 2份，消泡剂 0. 8份，去离子水70份；所述的络合剂为乙二胺四甲叉膦酸钠和氢氧化钠的混合物，其中乙 二胺四甲叉膦酸钠和氢氧化钠的重量比为7:1 ;所述的增稠剂为聚丙烯酰胺；消泡剂为聚 乙二醇和聚氧乙烯醚，聚乙二醇和聚氧乙烯醚的质量比为2. 5:1。
[0038] 该方法制备的发黑镀膜剂在常温下即可用于金属螺钉的表面处理，镀膜时间25 秒，膜厚〇. 014毫米，表面光滑，草酸浸泡合格。膜表面均匀度和光泽度一致、膜层不粘手， 膜层与金属表面的结合力强。尤其是大批量镀膜时，一般在捞起工件时与打捞工具接触的 部位的镀膜会发生损害，而本发明的镀膜不用担心该问题，本发明产生的镀膜有较强的韧 性和强度，打捞时不会对镀膜本身造成损害，即使是刚镀膜完成，夹持时镀膜也不会破裂。
【权利要求】
1. 一种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的制造方法，其步骤为： (A) 按比例称取1-5份的亚硝酸钠和3-5份的硫酸铜溶解在40-70份的去离子水，搅拌 充分溶解； (B) 向步骤（A)所得溶液中加入2-7份呈味核苷酸二钠、3-8份羟甲基纤维素、1-5份聚 丙烯酸钠、1-2份聚亚烷基二醇、0. 2-1份尼泊金甲酯、7-12份络合剂，加热并搅拌20分钟； 所述的络合剂为乙二胺四甲叉膦酸钠和氢氧化钠的混合物，其中乙二胺四甲叉膦酸钠和氢 氧化钠的重量比为5-7:1 ; (C) 将步骤（B)的溶液冷却至25°C，加入0. 5-2份增稠剂和0. 2-0. 8份消泡剂搅拌15 分钟；所述的消泡剂为聚乙二醇和聚氧乙烯醚，聚乙二醇和聚氧乙烯醚的质量比为2-3:1 ; (D) 充分混合分散均匀后，采用200目的袋式过滤器过滤，过滤后的液体即为镀膜剂， 以上分数均按照质量份数称取。
2. 根据权利要求1所述的一种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的制造方法，其特征在 于：所述的步骤（A)中亚硝酸钠为3份，硫酸铜为4份溶解在65份去离子水中。
3. 根据权利要求1所述的一种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的制造方法，其特征在 于：所述的步骤（B)中向步骤（A)所得溶液中加入4份呈味核苷酸二钠、5份羟甲基纤维素、 3份聚丙烯酸钠、1份聚亚烷基二醇、0.6份尼泊金甲酯、7份络合剂，其中乙二胺四甲叉膦酸 钠和氢氧化钠的重量比为6:1。
4. 根据权利要求1所述的一种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的制造方法，其特征在 于：所述的步骤（C)中加入0. 5份增稠剂和0. 5份消泡剂，所述的增稠剂为聚丙烯酰胺；所 述的消泡剂为聚乙二醇和聚氧乙烯醚，聚乙二醇和聚氧乙烯醚的质量比为3:1。
5. -种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的分解方法，其特征在于，在波长为247nm的 紫外光下照射。
6. 根据权利要求1所述的一种用于金属表面处理的发黑镀膜剂的分解方法，其特征在 于：所述的金属表面处理的发黑镀膜剂需要分解时，向每千克的发黑镀膜剂加入Img Pt。
【文档编号】C23C22/68GK104213115SQ201410486273
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2014年9月22日
【发明者】丁丹丹, 许旋, 徐震霖, 周红兵 申请人:徐震霖