本发明属于金属表面处理剂，具体涉及一种金属表面处理剂、制备方法及其使用方法。适用于家电、汽车、五金行业产品涂装前处理工艺，使涂层与金属基体紧密结合。
背景技术：
目前，替代磷化液的金属表面处理剂技术在家电行业应用日益成熟，而且呈现出多样化的趋势，其中以锆盐或锆盐和硅烷复配的陶化剂占主导，单一的锆膜不仅耐蚀性差，也较脆，和有机涂料的结合力差。
硅烷被称为工业味精，应用十分广泛。硅烷含有两种不同化学官能团，一端能与无机材料(如玻璃纤维、硅酸盐、金属及其氧化物)表面的羟基反应生成共价键；另一端能与树脂生成共价键，从而使两种性质差别很大的材料结合起来，起到提高复合材料性能的作用。该技术在表面处理方面的应用最环保，发展前景最好。但单一的硅烷处理剂在金属表面前处理方面的应用还研发阶段。
虽然陶化剂在家电行业得到普遍认同，但在其他行业还没有被广泛应用，其主要原因是采用锆盐和硅烷偶联剂复配形成的膜层和有机涂层的结合力，只在部分涂料上表现较佳，硅烷偶联剂适合涂料的种类有限，很大程度上限制了它的使用范围。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种金属表面处理剂，能够在金属表面形成一层致密均匀、耐蚀性强、和涂层附着力好的转化膜。
本发明的另一目的在于提供一种金属表面处理剂的制备方法。
本发明还有一个目的在于提供一种金属表面处理剂的使用方法，不需要使用强酸强碱，生产安全无排放，处理方法简单，在常温下操作。
本发明提供的一种金属表面处理剂，含有以下重量百分比的原料：
进一步的，所述锆盐为氟锆酸、氟锆酸铵、氧氯化锆、碳酸锆、碳酸氧基锆铵中的一种或两种以上；锆盐的用量为0.1-8％，优选为0.5-5％。低于0.1％成膜慢，高于5％成膜变得不均匀且易返锈。
所述钛盐选自氟钛酸、氟钛酸钠、二氧化钛的一种或两种；用量为0.05-6％，同时采用锆盐和钛盐目的是：锆/钛盐转化膜技术是利用过渡金属复合盐在基体金属表面产生薄膜，这层薄膜起到提高金属的耐蚀性和与涂层附着力的能力。
所述钛酸酯偶联剂的用量为0.1-2％，优选为0.5-1％，低于0.5％不能有效地和锆离子形成致密的耐蚀性强的转化膜，高2％对成膜不会增加作用，还会增加成本，造成溶液的不稳定性。
所述金属离子促进剂为钼酸盐、稀土金属化合物、钴盐中的一种或两种以上,用量0.01-1％。
所述硝酸的质量浓度为68％；
所述有机促进剂选自间硝基苯磺酸钠、50％植酸或硝酸胍。
所述稳定剂选自氯化钾、氯化钠、聚丙烯醇或丙三醇，目前在于提高金属表面处理剂的稳定性。
所述水为去离子水或自来水。
本发明提供的一种金属表面处理剂的制备方法，包括以下步骤：
1)在反应釜中加入配方量三分之二的水，再加入配方量的锆盐和钛盐，充分搅拌直至完全溶解成清澈的溶液；
2)再加入配方量的钛酸酯偶联剂，搅拌至清澈；
3)再加入配方量的金属离子促进剂，充分搅拌至清澈的胶体；
4)再加入配方量的有机促进剂、稳定剂和配方中余量的水，充分搅拌混匀至清澈的胶体，再加入配方量的硝酸调节PH值，即得金属表面处理剂。
本发明提供的一种金属表面处理剂的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：碱性无磷脱脂；
步骤二：两道水洗；
步骤三：表面处理剂进行表面处理，工艺参数：PH值2.0-5.4，常温处理，处理时间0.5-10分钟，处理方式：浸泡、喷淋；
步骤四：水洗；
步骤五：烘干；
步骤六：喷涂；
步骤七：固化。
本发明所有的百分比浓度均为质量百分比浓度。
与现有技术相比，本发明中的锆盐中的锆离子在一定的酸度条件下，在溶解的金属表面形成较致密的二氧化锆和氢氧化锆膜层；同时胶体中的钛酸酯偶联剂在金属表面形成有机—无机杂化膜，其无机官能团和金属基体及已形成的二氧化锆、氢氧化锆牢牢地结合在一起，其有机官能团等待和下道工序的有机涂料结合。同时采用锆盐和钛盐目的是：锆/钛盐转化膜技术是利用过渡金属复合盐在基体金属表面产生薄膜，这层薄膜起到提高金属的耐蚀性和与涂层附着力的能力。
经本发明提供的金属表面处理剂处理的冷轧板、热轧板、镀锌板、铝材、镁合金等涂装零件在附着力和中性盐雾试验方面获得了优异效果，本发明提供的表面处理剂比硅烷陶化和涂层结合力更好，耐蚀性更好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，下面实施例中原料的百分比浓度均为质量百分比浓度。
实施例1
一种金属表面处理剂，含有以下重量百分比的原料：
一种金属表面处理剂的制备方法，包括以下步骤：
1)在反应釜中加入配方量三分之二的去离子水，再加入配方量的45％氟锆酸和二氧化钛，充分搅拌直至完全溶解成清澈的溶液；
2)再加入配方量的水性钛酸偶联剂Tyzor-TE，搅拌至清澈；
3)再加入配方量的金属离子促进剂硝酸铈，充分搅拌至清澈的胶体；
4)再加入配方量的间硝基苯磺酸钠、氯化钠和配方中余量的去离子水，充分搅拌混匀至清澈的胶体，再加入配方量的68％硝酸调节PH值，即得金属表面处理剂。
一种金属表面处理剂的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：碱性无磷脱脂；
步骤二：两道水洗；
步骤三：表面处理剂进行表面处理，工艺参数：PH值2.0-5.4，常温处理，处理时间5min，处理方式：浸泡；
步骤四：水洗；
步骤五：烘干；
步骤六：喷涂，热固性塑粉静电喷涂；
步骤七：固化。
处理的工件为马钢产冷轧板，表面处理结果为：百格法附着力0级，划叉中性盐雾试验240h单边剥离小于0.5mm。
实施例2
一种金属表面处理剂，含有以下重量百分比的原料：
一种金属表面处理剂的制备方法，包括以下步骤：
1)在反应釜中加入配方量三分之二的去离子水，再加入配方量的45％氟锆酸和氟钛酸，充分搅拌直至完全溶解成清澈的溶液；
2)再加入配方量的钛酸酯偶联剂钛酸偶联剂Tyzor 131，搅拌至清澈；
3)再加入配方量的金属离子促进剂硝酸镧，充分搅拌至清澈的胶体；
4)再加入配方量的有机促进剂50％植酸、氯化钾和配方中余量的去离子水，充分搅拌混匀至清澈的胶体，再加入配方量的68％硝酸调节PH值，即得金属表面处理剂。
一种金属表面处理剂的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：碱性无磷脱脂；
步骤二：两道水洗；
步骤三：表面处理剂进行表面处理，工艺参数：PH值2.0-5.4，常温处理，处理时间1.5min，处理方式：喷淋；
步骤四：水洗；
步骤五：烘干；
步骤六：喷涂，热固性塑粉静电喷涂；
步骤七：固化。
处理的工件为宝钢产热镀锌板，处理结果为：百格法附着力0级，划叉中性盐雾试验504h单边剥离小于0.5mm。
实施例3
一种金属表面处理剂，含有以下重量百分比的原料：
一种金属表面处理剂的制备方法，包括以下步骤：
1)在反应釜中加入配方量三分之二的自来水，再加入配方量的45％氟锆酸和二氧化钛，充分搅拌直至完全溶解成清澈的溶液；
2)再加入配方量的钛酸酯偶联剂水性钛酸偶联剂Tyzor10918，搅拌至清澈；
3)再加入配方量的金属离子促进剂钼酸钠和硝酸钴，充分搅拌至清澈的胶体；
4)再加入配方量的有机促进剂硝酸胍、丙三醇和配方中余量的去离子水，充分搅拌混匀至清澈的胶体，再加入配方量的硝酸调节PH值，即得金属表面处理剂。
一种金属表面处理剂的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：碱性无磷脱脂；
步骤二：两道水洗；
步骤三：表面处理剂进行表面处理，工艺参数：PH值2.0-5.4，常温处理，处理时间1.5min，处理方式：喷淋；
步骤四：水洗；
步骤五：烘干；
步骤六：喷涂，热固性塑粉静电喷涂；
步骤七：固化。
处理的工件为宝钢产热镀锌板，处理结果为：百格法附着力0级，划叉中性盐雾试验1000h单边剥离小于0.5mm。