本发明涉及金属表面处理技术领域，具体是一种水性钢铁表面发黑剂及其制备方法。
背景技术：
为了提高金属零部件表面的防腐防锈性能，金属表面经常需要进行表面处理，如喷漆、电镀、磷化、碱性煮黑等。然而喷漆、电镀、磷化、碱性煮黑不仅污染严重，在作业时易通过呼吸道、皮肤进入体内，对工人身体有极大的危害；喷漆成膜厚度较厚，厚度不易控制，影响需要配合组装零部件的尺寸和机械性能；电镀、磷化以及传统碱性煮黑，都是化学反应，且在生产时会产生大量的酸碱等污染物排放，作业环境差，还消耗大量的水资源。
随着国家节能环保要求不断提高，将严格限制化学方法的金属表面处理。而传统金属发黑剂在生产和使用过程中释放大量有害化合物（voc），气味重，对环境造成污染，对人体健康产生影响，随着国家对voc的限制以及对环保的日趋重视，研发一种环保安全的金属表面发黑剂替代低端产品是技术发展的必然趋势。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种水性钢铁表面发黑剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种水性钢铁表面发黑剂，包括以下组分的重量分数比：净化水50-250份，分散剂1-2份，乳化剂5-10份，水性树脂50-200份，附着力促进剂5-8份，颜填料5-30份，表面活性剂5-8份，螯合剂1-3份，消泡剂1-3份，偶联剂0.5-5份，流平剂0.2-0.5份，ph调节稳定剂1-10份，成膜助剂5-8份。
水性树脂为环氧树脂、硅丙树脂、苯丙树脂、纯丙树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂中的一种、两种或两种以上任意比例的混合；
颜填料为氧化铁、炭黑、染料等中的一种、两种或两种以上任意比例的混合；
消泡剂为矿物油类消泡剂、聚醚类消泡剂、有机硅类消泡剂或脂肪醇类消泡剂；
流平剂为丙烯酸类流平剂；
成膜助剂为陶氏伊士曼成膜助剂醇酯十二。
一种水性钢铁表面发黑剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步：在常温下将净化水、分散剂、乳化剂、水性树脂加入分散机中，快速分散50分钟至均匀乳化状态；
第二步：然后在边搅拌中加入附着力促进剂、颜填料、表面活性剂、螯合剂，中速搅拌1小时；
第三步：再加入消泡剂、流平剂、ph调节稳定剂，调节ph值到8-10，搅拌20分钟；
第四步：加入成膜助剂，再快速搅拌10分钟，然后调整到低速搅拌30分钟后即得到成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明是水溶性乳化液，安全可靠，排除了亚硝酸盐、苯等有害物质，对人体无害，对环境无污染，节能环保，钢铁零配件发黑成膜均匀，使用时没有气味，附着力好，膜层极薄，不影响零部件的组装配合，还能有效调整摩擦系数，通过本发明发黑的金属零配件机械性能优异，主要用于钢铁类金属零部件的表面防护处理，使用时没有气味，发黑成膜均匀，附着力好，膜层极薄，不影响金属零件精度。应用范围广泛，主要应用于碳素钢、工具钢、合金钢、铸铁、粉末冶金等钢铁材质的零部件的发黑处理，如：标准件发黑、紧固件发黑、齿轮发黑、弹簧弹垫发黑、五金件发黑、自行车零配件发黑、汽车配件发黑、机床零件发黑、工程机械零件发黑、铁路器材发黑等各种钢铁零部件的表面发黑处理。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
实施例1
一种水性钢铁表面发黑剂，包括以下组分的重量分数比：净化水50份，分散剂1份，乳化剂5份，水性树脂50份，附着力促进剂5份，颜填料5份，表面活性剂5份，螯合剂1份，消泡剂1份，偶联剂0.5份，流平剂0.2份，ph调节稳定剂1-10份，成膜助剂5份。
水性树脂为环氧树脂、硅丙树脂、苯丙树脂、纯丙树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂中的一种、两种或两种以上任意比例的混合；
颜填料为氧化铁、炭黑、染料等中的一种、两种或两种以上任意比例的混合；
消泡剂为矿物油类消泡剂、聚醚类消泡剂、有机硅类消泡剂或脂肪醇类消泡剂；
流平剂为丙烯酸类流平剂；
成膜助剂为陶氏伊士曼成膜助剂醇酯十二。
一种水性钢铁表面发黑剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步：在常温下将净化水、分散剂、乳化剂、水性树脂加入分散机中，快速分散50分钟至均匀乳化状态；
第二步：然后在边搅拌中加入附着力促进剂、颜填料、表面活性剂、螯合剂，中速搅拌1小时；
第三步：再加入消泡剂、流平剂、ph调节稳定剂，调节ph值到8-10，搅拌20分钟；
第四步：加入成膜助剂，再快速搅拌10分钟，然后调整到低速搅拌30分钟后即得到成品。
实施例2
一种水性钢铁表面发黑剂，包括以下组分的重量分数比：净化水150份，分散剂1.5份，乳化剂8份，水性树脂130份，附着力促进剂7份，颜填料18份，表面活性剂7份，螯合剂2份，消泡剂2份，偶联剂2.3份，流平剂0.4份，ph调节稳定剂1-10份，成膜助剂7份。
水性树脂为环氧树脂、硅丙树脂、苯丙树脂、纯丙树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂中的一种、两种或两种以上任意比例的混合；
颜填料为氧化铁、炭黑、染料等中的一种、两种或两种以上任意比例的混合；
消泡剂为矿物油类消泡剂、聚醚类消泡剂、有机硅类消泡剂或脂肪醇类消泡剂；
流平剂为丙烯酸类流平剂；
成膜助剂为陶氏伊士曼成膜助剂醇酯十二。
一种水性钢铁表面发黑剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步：在常温下将净化水、分散剂、乳化剂、水性树脂加入分散机中，快速分散50分钟至均匀乳化状态；
第二步：然后在边搅拌中加入附着力促进剂、颜填料、表面活性剂、螯合剂，中速搅拌1小时；
第三步：再加入消泡剂、流平剂、ph调节稳定剂，调节ph值到8-10，搅拌20分钟；
第四步：加入成膜助剂，再快速搅拌10分钟，然后调整到低速搅拌30分钟后即得到成品。
实施例3
一种水性钢铁表面发黑剂，包括以下组分的重量分数比：净化水250份，分散剂2份，乳化剂10份，水性树脂200份，附着力促进剂8份，颜填料30份，表面活性剂8份，螯合剂3份，消泡剂3份，偶联剂5份，流平剂0.5份，ph调节稳定剂1-10份，成膜助剂8份。
水性树脂为环氧树脂、硅丙树脂、苯丙树脂、纯丙树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂中的一种、两种或两种以上任意比例的混合；
颜填料为氧化铁、炭黑、染料等中的一种、两种或两种以上任意比例的混合；
消泡剂为矿物油类消泡剂、聚醚类消泡剂、有机硅类消泡剂或脂肪醇类消泡剂；
流平剂为丙烯酸类流平剂；
成膜助剂为陶氏伊士曼成膜助剂醇酯十二。
一种水性钢铁表面发黑剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步：在常温下将净化水、分散剂、乳化剂、水性树脂加入分散机中，快速分散50分钟至均匀乳化状态；
第二步：然后在边搅拌中加入附着力促进剂、颜填料、表面活性剂、螯合剂，中速搅拌1小时；
第三步：再加入消泡剂、流平剂、ph调节稳定剂，调节ph值到8-10，搅拌20分钟；
第四步：加入成膜助剂，再快速搅拌10分钟，然后调整到低速搅拌30分钟后即得到成品。
本发明主要用于钢铁类金属零件的表面防护处理，成品为单组份使用方便，使用时加10倍自来水稀释即可，具有无毒、安全、环保，其在生产过程和使用过程中不会造成环境污染和人体损害，具有节能环保、施工方便等突出特点；没有气味，发黑成膜均匀，附着力好，膜层极薄，不影响零件精度，发黑后不用冲洗，节约大量水资源，广泛应用于碳素钢、工具钢、合金钢、铸铁、粉末冶金等钢铁材质的零部件的发黑处理，应用范围广泛。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。