金属表面处理剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属加工领域，特别是一种无磷无铬的环保前处理剂，完全不含磷酸盐，极易生物降解的金属表面处理剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，我国机械行业发展迅猛，钢铁防锈处理加工在机械装备中尤为重要，提高钢铁防锈处理技术及质量要求极其重要。
[0003]金属和它所处的环境介质之间发生化学或电化学作用而引起的金属的变质称为金属的腐蚀。金属的腐蚀不仅会造成经济损失而且不利于自然资源及能源的保护，甚至有些情况下的金属腐蚀还会危及人身安全。所以，对金属腐蚀防护的研究颇为迫切和重要。
[0004]在研究的各种防护方法中，有机涂层的防护法是效果较好、方法简便、成本低廉、适用性强的一种防腐方法。
[0005]磷化处理是一种广泛应用于金属涂装前处理的传统工艺，它是磷酸盐与金属基体进行化学反应而在其表面形成磷酸盐化学转化膜的工艺过程，这种磷酸盐转化膜称为磷化膜。
[0006]磷化的主要目的是为基体金属提供短期工序间保护，在一定程度上防止金属基体被腐蚀。但是传统的磷化剂产品存在严重的环境污染和职业危害问题:1.每道工序后都要水洗，废水多，污染物也多，处理困难，费用也高;2.废水中含有Ni2+，Zn2+，Mn22+重金属离子；
3.废水中含有NO3— ,NO2—等强化剂与致癌物;4.废水中含有大量的磷酸盐，表调剂和钝化剂，磷酸盐会引起”富营养化”效应，大量消耗水中的氧，使水中的鱼和其它生物难以存活;5.废水中含有大量的表调剂和钝化剂，铬酸盐钝化剂为强致癌物;6.磷化膜的机械强度低、硬度低、脆性大、磷化液槽的管理复杂、人工作业效率低、能耗高、而且磷化液中含有重金属离子和致癌物、排放废水量大、废渣多，三废治理困难环境和使用者身心健康危害大，严重可致癌。
[0007]因此，如何研制一种新型金属加工表面处理剂，以克服现有表面处理剂产品存在的不足，是本领域技术人员所需解决的技术问题。
【发明内容】
[0008]针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种金属表面处理剂及其制备方法，所述表面处理剂中采用硅烷纳米陶瓷技术，无磷无铬、极易生物降解、无有毒重金属，绿色环保，对环境友好。
[0009]本发明提供的一种金属表面处理剂，按重量份包括以下组分:偶联剂21-28份，水30-35份，多元醇10-18份，氟化物1-4份，氧化物21 -34份。
[0010]优选地，上述金属表面处理剂按重量份包括以下组分:偶联剂24份，水33份，多元醇14份，氟化物2份，氧化物27份。
[0011]优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
[0012]优选地，所述多元醇为丙三醇。
[0013]优选地，所述氟化物为氟硅酸钠。
[0014]优选地，所述氧化物为二氧化娃。
[0015]一种上述金属表面处理剂的制备方法，按如下步骤进行:混合水以及多元醇;加入偶联剂;升温预热；以及加入氧化物和氟化物混合。
[0016]优选地，按重量份偶联剂为21-28份，水为30-35份，多元醇为10_18份，氟化物为1_4份，氧化物为21-34份。
[0017]优选地，按重量份偶联剂为24份，水为33份，多元醇为14份，氟化物为2份，氧化物为27份。
[0018]优选地，于升温预热的步骤中，温度为40°C_55°C并且预热10-30分钟。
[0019]本发明提供的一种金属表面处理剂及制备方法，具有如下有益效果:
[0020](I)优异的防锈、防腐蚀性能；
[0021](2)无磷、极易生物降解，绿色环保，无环境污染；
[0022](3)无有毒重金属，无危险物质，对环境友好，对人体无害。
[0023](4)减少废弃物废水处理和操作，降低能耗。
【附图说明】
[0024]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0025]图1是本发明的金属表面处理剂的制备方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明。
[0027]首先，本发明提供一种金属表面处理剂，按重量份包括以下组分:偶联剂21-28份，水30-35份，多元醇10-18份，氟化物1-4份，氧化物21 -34份。
[0028]优选地，上述金属表面处理剂按重量份包括以下组分:偶联剂24份，水33份，多元醇14份，氟化物2份，氧化物27份。
[0029]优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
[0030]优选地，所述多元醇为丙三醇。
[0031]优选地，所述氟化物为氟硅酸钠。
[0032]优选地，所述氧化物为二氧化硅。
[0033]另一方面，请参阅图1，图1是本发明的金属表面处理剂的制备方法的流程图。如图所示，本发明还提供一种金属表面处理剂的制备方法，按如下步骤进行:(A)混合水以及多元醇，以将多元醇充分混合；(B)加入偶联剂；(C)升温预热；以及(D)加入氧化物和氟化物混合，以将氧化物和氟化物混合均匀。如此一来，即可完成金属表面处理剂成品的制备。
[0034]优选地，在本发明的金属表面处理剂的制备方法中，按重量份偶联剂为21-28份，水为30-35份，多元醇为10-18份，氟化物为1-4份，氧化物为21-34份。
[0035]优选地，在本发明的金属表面处理剂的制备方法中，按重量份偶联剂为24份，水为33份，多元醇为14份，氟化物为2份，氧化物为27份。
[0036]优选地，于(C)升温预热的步骤中，温度为40°C_55°C并且预热10-30分钟。藉此，以达到较佳的反应温度以及理想的反应时间。
[0037]以下透过数个实施例以进一步说明本发明的金属表面处理剂及制备方法。
[0038]实施例1
[0039]首先，在反应釜中加入丙三醇28份与水30份混合，再加入硅烷偶联剂12份后升温至40°C预热10分钟，然后加入氟硅酸钠3份和二氧化硅33份混合均匀，最后即得金属表面处理剂成品。GB6458-86盐雾试验>350小时。金属表面处理剂在标准要求期间金属表面膜层致密、连续、均匀，无锈蚀或绿斑。使用期间工件油漆配套性好，附着力高。
[0040]其中硅烷偶联剂由广州市尤特新材料有限公司购得(下同)；
[0041]氟硅酸钠由巴斯夫股份公司购得(下同)；
[0042 ] 二氧化硅由巴斯夫股份公司购得(下同)；
[0043]丙三醇由沈阳广达化工有限公司公司购得(下同)；
[0044]上述“份”均为重量份(其他实施例相同)。
[0045]实施例2
[0046]首先，在反应釜中加入硅烷偶联剂24份与水33份混合，再加入丙三醇14份后升温至45°C预热15分钟，然后加入氟硅酸钠4份和二氧化硅25份混合均匀，最后即得金属表面处理剂成品。GB6458-86盐雾试验>350小时。金属表面处理剂在标准要求期间金属表面膜层致密、连续、均匀，无锈蚀或绿斑。使用期间工件油漆配套性好，附着力高。
[0047]实施例3
[0048]首先，在反应釜中加入硅烷偶联剂25份与水30份混合，再加入丙三醇14份后升温至40°C预热20分钟，然后加入氟硅酸钠2份和二氧化硅22份混合均匀，最后即得金属表面处理剂成品。GB6458-86盐雾试验>350小时。金属表面处理剂在标准要求期间金属表面膜层致密、连续、均匀，无锈蚀或绿斑。使用期间工件油漆配套性好，附着力高。
[0049]实施例4
[0050]首先，在反应釜中加入硅烷偶联剂26份与水32份混合，再加入丙三醇18份后升温至40°C预热25分钟，然后加入氟硅酸钠2份和二氧化硅27份混合均匀，最后即得金属表面处理剂成品。GB6458-86盐雾试验>350小时。金属表面处理剂在标准要求期间金属表面膜层致密、连续、均匀，无锈蚀或绿斑。使用期间工件油漆配套性好，附着力高。
[0051 ] 实施例5
[0052]首先，在反应釜中加入硅烷偶联剂24份与水33份混合，再加入丙三醇14份后升温至40°C预热30分钟，然后加入氟硅酸钠2份和二氧化硅27份混合均匀，最后即得金属表面处理剂成品。GB6458-86盐雾试验>350小时。金属表面处理剂在标准要求期间金属表面膜层致密、连续、均匀，无锈蚀或绿斑。使用期间工件油漆配套性好，附着力高。
[0053]本发明提供金属表面处理剂处理的工件最大盐雾试验时间>350小时，说明所述金属表面处理剂具有良好的耐腐蚀性能。
[0054]申请人经长期研究发现，硅烷纳米陶瓷及时在该领域的应用研究突破了原有的思维，通过硅烷水解产生的硅醇一 S1H与金属表面的羟基MeOH(Me表示金属)形成氢键，快速吸附于金属表面。在烘干固化过程中，一S1H与MeOH基团进一步缩水凝聚，在界面上生成Si — O—Me共价键，同时剩余的一 S1H基团之间缩合反应在金属表面上形成具有Si — O—Si三维网状结构的有机膜。在有机硅烷膜使金属基体和外界环境中的化学介质完全隔开，具有良好的耐蚀防护作用，而且所述层膜与金属基体具有较强的结合力，牢固而不易脱落，从而显着地提高了表面膜的使用寿命和可靠性。
[0055]以上对本发明所提供的一种金属表面处理剂及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰。这些改进和修饰也应当落入本发明权利要求的保护范围内。
【主权项】
1.一种金属表面处理剂，其特征在于，按重量份包括以下组分:偶联剂21-28份，水30-35份，多元醇10-18份，氟化物1-4份，氧化物21 -34份。2.根据权利要求1所述的一种金属表面处理剂，其特征在于，按重量份包括以下组分:偶联剂24份，水33份，多元醇14份，氟化物2份，氧化物27份。3.根据权利要求1所述的金属表面处理剂，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂。4.根据权利要求1所述的金属表面处理剂，其特征在于，所述多元醇为丙三醇。5.根据权利要求1所述的金属表面处理剂，其特征在于，所述氟化物为氟硅酸钠。6.根据权利要求1所述的金属表面处理剂，其特征在于，所述氧化物为二氧化硅。7.—种权利要求1所述金属表面处理剂的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行:混合水以及多元醇;加入偶联剂;升温预热；以及加入氧化物和氟化物混合。8.根据权利要求7所述的金属表面处理剂的制备方法，其特征在于，按重量份偶联剂为21-28份，水为30-35份，多元醇为10-18份，氟化物为1-4份，氧化物为21-34份。9.根据权利要求7所述的金属表面处理剂的制备方法，其特征在于，按重量份偶联剂为24份，水为33份，多元醇为14份，氟化物为2份，氧化物为27份。10.根据权利要求7所述的金属表面处理剂的制备方法，其特征在于，于升温预热的步骤中，温度为40 0C -55 °C并且预热10-30分钟。
【专利摘要】本发明公开了一种金属表面处理剂及其制备方法，所述表面处理剂按重量份包括以下组分：偶联剂21?28份，水30?35份，多元醇10?18份，氟化物1?4份，氧化物21?34份。制备时先在水中加入多元醇充分混合，再加入偶联剂，升温至40℃?55℃预热10?30分钟，然后加入氧化物和氟化物混合均匀，最后即得金属表面处理剂成品。
【IPC分类】C23C22/68
【公开号】CN105714281
【申请号】CN201610290350
【发明人】傅士超, 吴龙铁, 王凯华, 吴桂勤, 刘万辉
【申请人】南通科星化工有限公司