本发明涉及应用于钢铁、镀锌板、纯铝以及铝合金等金属材料涂装前的处理药剂领域，其为锆系皮膜处理剂，尤其涉及一种陶化剂。
背景技术：
传统的磷酸锌处理药剂虽含有大量镍、锰等重金属，但由于其工艺简单，价格低廉，在金属材料涂装前处理方面得到广泛应用。无法忽视的是，磷酸锌处理药剂给大家带来许多便利的同时，其排放的废液中富含的重金属给环境带来严重的污染。随着人类的环保意识日益增强，国家的环保政策不断地推陈出新，磷化处理的地位受到了不可避免的撼动。所以，无磷磷化技术的开发将势在必行。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种能使处理后的材料表面生成一层纳米级陶瓷转化膜，该膜具有优异的涂装密着性、抗腐蚀性和抗冲击能力，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，其不含磷、镍、锰等重金属，无渣，废水处理简单，可降低废水处理的成本，减轻环境污染，符合欧盟WEEE&RoHS指令要求，并可同时处理钢铁、镀锌板、纯铝以及铝合金等金属材料，不需更换槽液，生产成本低，无需加热使用，节能、环保、无污染的陶化剂。本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种陶化剂，由下列重量比例成份组成：硝酸：6.6%-8.7%、氟锆酸：9.7%-13.4%、硝酸锆：3.0%-6.0%、氟化钠：0.5%-1.0%、钼酸铵：3.7%-5.9%、柠檬酸：5.0%-7.0%、酒石酸：4.5%-7.0%、盐酸羟胺：5.0%-8.0%、无铬钝化添加剂Albritect CP40：0.1%-0.2%和去离子水：42.8-61.9%。
进一步地，该陶化剂的制备方法为：步骤一：首先将去离子水倒入搅拌机内，然后再将氟锆酸、硝酸加入到去离子水中，启动搅拌机，控制搅拌速度为30-40转/min，搅拌时间为15-20分钟，搅拌至氟锆酸和硝酸完全溶解。
进一步地，步骤二：往搅拌机内加入硝酸锆和氟化钠得到混合物，将搅拌机内的混合物温度加热至55℃,搅拌速度控制为80转/min，搅拌至硝酸锆和氟化钠完全溶解后，待搅拌机内混合物温度降低至30℃、搅拌机在持续搅拌的过程中时，依次加入钼酸铵、柠檬酸和酒石酸，当钼酸铵、柠檬酸和酒石酸搅拌至完全溶解后，搅拌机再继续搅拌20分钟。
进一步地，步骤三：继续往搅拌机内投入无铬钝化添加剂Albritect CP40，搅拌速度控制为50-60转/min，当无铬钝化添加剂Albritect CP40搅拌至完全溶解后，搅拌机继续搅拌15分钟。
进一步地，步骤四：继续往搅拌机内投入盐酸羟胺，搅拌速度控制为50-60转/min，当盐酸羟胺搅拌至完全溶解后，搅拌机继续搅拌45-50分钟后制得陶化剂。
进一步地该陶化剂的使用方法为：步骤A：首先将水倒入到浸泡槽内，其次，开启循环系统，将步骤四制得的陶化剂投入浸泡槽内，然后缓慢添加浓度为10%的碳酸氢铵溶液，接着，调整浸泡槽内的pH值在4-4.5之间，直至碳酸氢铵溶液完全溶解后，再次往浸泡槽内加入水，得到陶化剂工作液。
进一步地，步骤B：将清洗洁净的待处理工件浸没于陶化剂工作液中，浸泡时间为2-5分钟，当待处理工件浸泡完毕后对其进行水洗，处理工件水洗完毕、风干后再根据客户的要求进行下一步处理。
进一步地，在所述步骤A中，首次倒入浸泡槽内的水的重量与浸泡槽内的陶化剂工作液的重量比例为4：5。
进一步地，在所述步骤A中，步骤四制得的陶化剂投入浸泡槽内的重量与浸泡槽内的陶化剂工作液的重量比例为1：20。
进一步地，在所述步骤A中，投入浸泡槽内的浓度为10%的碳酸氢铵溶液的重量与浸泡槽内的陶化剂工作液的重量比例为1：20。
进一步地，在所述步骤A中，再次加入浸泡槽内的水的重量与浸泡槽内的陶化剂工作液的重量比例为1：10。
本发明的一种陶化剂，由下列重量比例成份组成：硝酸：6.6%-8.7%、氟锆酸：9.7%-13.4%、硝酸锆：3.0%-6.0%、氟化钠：0.5%-1.0%、钼酸铵：3.7%-5.9%、柠檬酸：5.0%-7.0%、酒石酸：4.5%-7.0%、盐酸羟胺：5.0%-8.0%、无铬钝化添加剂Albritect CP40：0.1%-0.2%和去离子水：42.8-61.9%。本发明为锆系皮膜处理剂，是一种新的金属表面处理技术，采用本发明处理后的材料，其表面会生成一层纳米级陶瓷转化膜，使其具有优异的涂装密着性、抗腐蚀性、抗冲击能力，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，其不含磷、镍、锰等重金属，无渣，废水处理简单，可降低废水处理的成本，减轻环境污染，符合欧盟WEEE&RoHS指令要求，并可同时处理钢铁、镀锌板、纯铝以及铝合金等金属材料，不需更换槽液，生产成本低，无需加热使用，节能、环保、无污染。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
一种陶化剂，由下列重量比例成份组成：硝酸：6.6%-8.7%、氟锆酸：9.7%-13.4%、硝酸锆：3.0%-6.0%、氟化钠：0.5%-1.0%、钼酸铵：3.7%-5.9%、柠檬酸：5.0%-7.0%、酒石酸：4.5%-7.0%、盐酸羟胺：5.0%-8.0%、无铬钝化添加剂Albritect CP40：0.1%-0.2%和去离子水：42.8-61.9%。
该陶化剂的制备方法为：步骤一：首先将去离子水倒入搅拌机内，然后再将氟锆酸、硝酸加入到去离子水中，启动搅拌机，控制搅拌速度为30-40转/min，搅拌时间为15-20分钟，搅拌至氟锆酸和硝酸完全溶解。
步骤二：往搅拌机内加入硝酸锆和氟化钠得到混合物，将搅拌机内的混合物温度加热至55℃,搅拌速度控制为80转/min，搅拌至硝酸锆和氟化钠完全溶解后，待搅拌机内混合物温度降低至30℃、搅拌机在持续搅拌的过程中时，依次加入钼酸铵、柠檬酸和酒石酸，当钼酸铵、柠檬酸和酒石酸搅拌至完全溶解后，搅拌机再继续搅拌20分钟。
步骤三：继续往搅拌机内投入无铬钝化添加剂Albritect CP40，搅拌速度控制为50-60转/min，当无铬钝化添加剂Albritect CP40搅拌至完全溶解后，搅拌机继续搅拌15分钟。
步骤四：继续往搅拌机内投入盐酸羟胺，搅拌速度控制为50-60转/min，当盐酸羟胺搅拌至完全溶解后，搅拌机继续搅拌45-50分钟后制得陶化剂。
在其中一实施例中，该陶化剂的使用方法为：步骤A：首先将水倒入到浸泡槽内，其次，开启循环系统，将步骤四制得的陶化剂投入浸泡槽内，然后缓慢添加浓度为10%的碳酸氢铵溶液，接着，调整浸泡槽内的pH值在4-4.5之间，直至碳酸氢铵溶液完全溶解后，再次往浸泡槽内加入水，得到陶化剂工作液。
步骤B：将清洗洁净的待处理工件浸没于陶化剂工作液中，浸泡时间为2-5分钟，当待处理工件浸泡完毕后对其进行水洗，处理工件水洗完毕、风干后再根据客户的要求进行下一步处理。
在其中一实施例中，在所述步骤A中，首次倒入浸泡槽内的水的重量与浸泡槽内的陶化剂工作液的重量比例为4：5。
在其中一实施例中，在所述步骤A中，步骤四制得的陶化剂投入浸泡槽内的重量与浸泡槽内的陶化剂工作液的重量比例为1：20。
在其中一实施例中，在所述步骤A中，投入浸泡槽内的浓度为10%的碳酸氢铵溶液的重量与浸泡槽内的陶化剂工作液的重量比例为1：20。
在其中一实施例中，在所述步骤A中，再次加入浸泡槽内的水的重量与浸泡槽内的陶化剂工作液的重量比例为1：10。
实施例1：
一种陶化剂，由下列重量比例成份组成：硝酸：7%、氟锆酸：10.5%、硝酸锆：4%、氟化钠：0.7%、钼酸铵：4%、柠檬酸：5.5%、酒石酸：5%、盐酸羟胺：6%、无铬钝化添加剂Albritect CP40：0.13%和去离子水：57.17%。
该陶化剂的制备方法为：步骤一：首先将去离子水倒入搅拌机内，然后再将氟锆酸、硝酸加入到去离子水中，启动搅拌机，控制搅拌速度为32转/min，搅拌时间为19分钟，搅拌至氟锆酸和硝酸完全溶解。
步骤二：往搅拌机内加入硝酸锆和氟化钠得到混合物，将搅拌机内的混合物温度加热至55℃,搅拌速度控制为80转/min，搅拌至硝酸锆和氟化钠完全溶解后，待搅拌机内混合物温度降低至30℃、搅拌机在持续搅拌的过程中时，依次加入钼酸铵、柠檬酸和酒石酸，当钼酸铵、柠檬酸和酒石酸搅拌至完全溶解后，搅拌机再继续搅拌20分钟。
步骤三：继续往搅拌机内投入无铬钝化添加剂Albritect CP40，搅拌速度控制为51转/min，当无铬钝化添加剂Albritect CP40搅拌至完全溶解后，搅拌机继续搅拌15分钟。
步骤四：继续往搅拌机内投入盐酸羟胺，搅拌速度控制为54转/min，当盐酸羟胺搅拌至完全溶解后，继续搅拌46分钟后制得陶化剂。
在其中一实施例中，该陶化剂的使用方法为：步骤A：首先将水倒入到浸泡槽内，其次，开启循环系统，将步骤四制得的陶化剂投入浸泡槽内，然后缓慢添加浓度为10%的碳酸氢铵溶液，接着，调整浸泡槽内的pH值在4-4.5之间，直至碳酸氢铵溶液完全溶解后，再次往浸泡槽内加入水，得到陶化剂工作液。
步骤B：将清洗洁净的待处理工件浸没于陶化剂工作液中，浸泡时间为3分钟，当待处理工件浸泡完毕后对其进行水洗，处理工件水洗完毕、风干后再根据客户的要求进行下一步处理。
其中，在所述步骤A中，首次倒入浸泡槽内的水的重量与浸泡槽内的陶化剂工作液的重量比例为4：5。
其中，在所述步骤A中，步骤四制得的陶化剂投入浸泡槽内的重量与浸泡槽内的陶化剂工作液的重量比例为1：20。
其中，在所述步骤A中，投入浸泡槽内的浓度为10%的碳酸氢铵溶液的重量与浸泡槽内的陶化剂工作液的重量比例为1：20。
其中，在所述步骤A中，再次加入浸泡槽内的水的重量与浸泡槽内的陶化剂工作液的重量比例为1：10。
实施例2：
一种陶化剂，由下列重量比例成份组成：硝酸：7.5%、氟锆酸：11%、硝酸锆：5%、氟化钠：0.8%、钼酸铵：4.5%、柠檬酸：6%、酒石酸：6%、盐酸羟胺：7%、无铬钝化添加剂Albritect CP40：0.16%和去离子水：52.04%。
该陶化剂的制备方法为：步骤一：首先将去离子水倒入搅拌机内，然后再将氟锆酸、硝酸加入到去离子水中，启动搅拌机，控制搅拌速度为36转/min，搅拌时间为16分钟，搅拌至氟锆酸和硝酸完全溶解。
步骤二：往搅拌机内加入硝酸锆和氟化钠得到混合物，将搅拌机内的混合物温度加热至55℃,搅拌速度控制为80转/min，搅拌至硝酸锆和氟化钠完全溶解后，待搅拌机内混合物温度降低至30℃、搅拌机在持续搅拌的过程中时，依次加入钼酸铵、柠檬酸和酒石酸，当钼酸铵、柠檬酸和酒石酸搅拌至完全溶解后，搅拌机再继续搅拌20分钟。
步骤三：继续往搅拌机内投入无铬钝化添加剂Albritect CP40，搅拌速度控制为54转/min，当无铬钝化添加剂Albritect CP40搅拌至完全溶解后，搅拌机继续搅拌15分钟。
步骤四：继续往搅拌机内投入盐酸羟胺，搅拌速度控制为55转/min，当盐酸羟胺搅拌至完全溶解后，继续搅拌47分钟后制得陶化剂。
在其中一实施例中，该陶化剂的使用方法为：步骤A：首先将水倒入到浸泡槽内，其次，开启循环系统，将步骤四制得的陶化剂投入浸泡槽内，然后缓慢添加浓度为10%的碳酸氢铵溶液，接着，调整浸泡槽内的pH值在4-4.5之间，直至碳酸氢铵溶液完全溶解后，再次往浸泡槽内加入水，得到陶化剂工作液。
步骤B：将清洗洁净的待处理工件浸没于陶化剂工作液中，浸泡时间为4分钟，当待处理工件浸泡完毕后对其进行水洗，处理工件水洗完毕、风干后再根据客户的要求进行下一步处理。
其中，在所述步骤A中，首次倒入浸泡槽内的水的重量与浸泡槽内的陶化剂工作液的重量比例为4：5。
其中，在所述步骤A中，步骤四制得的陶化剂投入浸泡槽内的重量与浸泡槽内的陶化剂工作液的重量比例为1：20。
其中，在所述步骤A中，投入浸泡槽内的浓度为10%的碳酸氢铵溶液的重量与浸泡槽内的陶化剂工作液的重量比例为1：20。
其中，在所述步骤A中，再次加入浸泡槽内的水的重量与浸泡槽内的陶化剂工作液的重量比例为1：10。
实施例3：
一种陶化剂，由下列重量比例成份组成：硝酸：8.2%、氟锆酸：12.6%、硝酸锆：5.5%、氟化钠：0.9%、钼酸铵：5.5%、柠檬酸：6.5%、酒石酸：6.5%、盐酸羟胺：7.5%、无铬钝化添加剂Albritect CP40：0.19%和去离子水：46.61%。
该陶化剂的制备方法为：步骤一：首先将去离子水倒入搅拌机内，然后再将氟锆酸、硝酸加入到去离子水中，启动搅拌机，控制搅拌速度为39转/min，搅拌时间为17分钟，搅拌至氟锆酸和硝酸完全溶解。
步骤二：往搅拌机内加入硝酸锆和氟化钠得到混合物，将搅拌机内的混合物温度加热至55℃,搅拌速度控制为80转/min，搅拌至硝酸锆和氟化钠完全溶解后，待搅拌机内混合物温度降低至30℃、搅拌机在持续搅拌的过程中时，依次加入钼酸铵、柠檬酸和酒石酸，当钼酸铵、柠檬酸和酒石酸搅拌至完全溶解后，搅拌机再继续搅拌20分钟。
步骤三：继续往搅拌机内投入无铬钝化添加剂Albritect CP40，搅拌速度控制为59转/min，当无铬钝化添加剂Albritect CP40搅拌至完全溶解后，搅拌机继续搅拌15分钟。
步骤四：继续往搅拌机内投入盐酸羟胺，搅拌速度控制为57转/min，当盐酸羟胺搅拌至完全溶解后，继续搅拌49分钟后制得陶化剂。
在其中一实施例中，该陶化剂的使用方法为：步骤A：首先将水倒入到浸泡槽内，其次，开启循环系统，将步骤四制得的陶化剂投入浸泡槽内，然后缓慢添加浓度为10%的碳酸氢铵溶液，接着，调整浸泡槽内的pH值在4-4.5之间，直至碳酸氢铵溶液完全溶解后，再次往浸泡槽内加入水，得到陶化剂工作液。
步骤B：将清洗洁净的待处理工件浸没于陶化剂工作液中，浸泡时间为4.5分钟，当待处理工件浸泡完毕后对其进行水洗，处理工件水洗完毕、风干后再根据客户的要求进行下一步处理。
其中，在所述步骤A中，首次倒入浸泡槽内的水的重量与浸泡槽内的陶化剂工作液的重量比例为4：5。
其中，在所述步骤A中，步骤四制得的陶化剂投入浸泡槽内的重量与浸泡槽内的陶化剂工作液的重量比例为1：20。
其中，在所述步骤A中，投入浸泡槽内的浓度为10%的碳酸氢铵溶液的重量与浸泡槽内的陶化剂工作液的重量比例为1：20。
其中，在所述步骤A中，再次加入浸泡槽内的水的重量与浸泡槽内的陶化剂工作液的重量比例为1：10。
对分别采用上述重量比或方法制作的实验1、实验2和实验3的陶化剂进行性能测试，其检测项目和检测结果如下：。
检测项目一：处理时间：使用本发明的喷淋工件的处理时间为：30s-1.5min，浸泡工件的处理时间为：2-5 min。其中，实验1的喷淋工件的处理时间为31s，浸泡工件的处理时间为3 min；实验2的喷淋工件的处理时间为1 min，浸泡工件的处理时间为4 min；实验3的喷淋工件的处理时间为1.2 min，浸泡工件的处理时间为4.5 min；其与传统使用磷化处理剂的喷淋工件的处理时间为：3-5 min，浸泡工件的处理时间为：5-10 min相比较，其处理效率提高一倍以上。
检测项目二：是否需要使用促进剂：实验1、实验2和实验3的检测结果均为：不需要，而传统使用磷化处理剂的检测结果是：需要。
检测项目三：是否含有重金属：实验1、实验2和实验3的检测结果均为：无，而传统使用磷化处理剂的检测结果是：含有镍、锰、磷等重金属。
检测项目四：适合处理工件的材质：实验1、实验2和实验3的检测结果均为：钢铁、镀锌板和铝材等；而传统使用磷化处理剂的检测结果是：铁件。
检测项目五：工业沉渣：实验1、实验2和实验3的检测结果均为：无或少量，而传统使用磷化处理剂的检测结果为：大量工业沉渣。
本发明以氟锆酸（锆盐）为基础在金属表面生成一层纳米级陶瓷膜，酸的侵蚀使金属表面氢离子浓度降低，反应生成亚铁离子。盐酸羟胺的缓蚀作用使得工件在酸中不会过反应，从而不影响工件尺寸。溶液中游离态的锆离子与酸缓慢反应，生成以活性中间体存在的单质锆，其又以钼酸钠为反应活化体，加快了反应速度，进一步导致金属表面氢离子浓度急剧下降，生成的单质锆成为成膜晶核。
氟锆酸的电离方程式：H2ZrF6→ZrF62-+2H+，由于表面的氢离子浓度急剧下降，导致氟锆酸根电解平衡向右移动，最终成为氟锆酸根离子。当表面电离出的氟锆酸根离子，与溶液中的亚铁离子达到溶度积Ksp时，就会形成氟锆酸盐沉淀,氟锆酸盐沉淀与水分子一起形成成膜物质，再以单质锆的成膜晶核为中心不断堆积。随着成膜助剂不断堆积作用，成膜晶核将形成晶粒，成膜物质再不断地堆积覆盖，最终会形成一道均匀致密的转化膜。而柠檬酸，酒石酸与金属离子形成的螯合物比具有相同配位原子的单啮配体形成的络合物要稳定，可以有效地阻止水中沉淀物的产生，改善膜层的质量。无铬钝化添加剂Albritect CP40对金属表面润湿能力强，使镀锌钢板、铝板等工件经钝化处理后能在表面覆上一层单分子层，从而改善耐盐雾性能，不影响后续涂层的附着力。
本发明的有益效果在于：
1、经本发明处理后的金属材料，其涂装后的附着力优异，可通过百格测试与50KG冲压测试。
2、经本发明处理后的金属材料，其涂装后的抗腐蚀能力优异，盐雾测试时间在500个小时以上。
3、本发明能在常温下使用，无需加热，大大节约了生产时的能源消耗。
4、本发明可同时处理钢铁、镀锌板和铝材等材料，不需更换槽液，降低生产成本。
5、本发明不含磷、镍、锰等重金属，无渣，废水处理简单，可以降低废水处理的成本，减轻环境污染。符合欧盟WEEE&RoHS指令要求。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下得出的其他任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。