專利名稱：強(qiáng)酸性金屬表面磷鈍化防銹劑及生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種強(qiáng)酸性金屬表面磷鈍化防銹劑，用于金屬表面取代酸洗、噴砂、噴淋、噴丸、打磨工藝，全除鱗脫脂。本發(fā)明還涉及該產(chǎn)品的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
各種金屬材料(板、線材)不管是熱軋還是冷軋深加工前，各種金屬制品涂裝油漆涂料、電鍍、熱鍍鋅、噴塑、噴鋁、冷拉絲等等，均須進(jìn)行金屬表面前處理工藝，即脫脂、除鱗、磷化防銹、熱鍍鋅、鍍錫、鍍鉻、鍍鎳、鍍鋼、鍍金、鍍銀、噴鋁、噴塑，目前國內(nèi)外所采取的金屬表面前處理工藝是用硫酸、鹽酸、氫氟酸、混酸、王水酸洗，濃堿高溫1300爆破或進(jìn)行噴砂、噴淋、噴丸、打磨等方法，脫脂、除鱗后再水洗中和、烘干、鈍化、磷化、熱處理；再電鍍、涂防銹油、涂油漆、涂料、噴塑、噴鋁等等諸多道繁瑣工藝，大量消耗能源、資源、金屬損耗，成本昂貴消耗大，金屬制品質(zhì)量差，使用壽命短，更嚴(yán)重的造成“三廢”排放，污染環(huán)境，且易發(fā)生安全事故。國內(nèi)外一直無法解決改變這種狀況。中國專利93111741.0公開了一種水溶性金屬防銹劑，是以硼酸鈉及硼酸銨的復(fù)鹽為主要成分，加入六次甲基四胺和OP-10乳化劑制備而成，涂于金屬材料表面成膜時(shí)不與金屬表面原子形成化學(xué)鍵，形成致密的保護(hù)膜，具有防銹效果、防銹期長的特點(diǎn)。該產(chǎn)品沒有脫脂除鱗、磷化鈍化的效果，更沒有轉(zhuǎn)化成磷鈍化膜層。使用時(shí)要先酸洗、水洗，洗凈后才能防銹。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種強(qiáng)酸性金屬表面磷鈍化防銹劑，用于金屬表面處理，取代酸洗、噴砂、噴淋、噴丸、打磨等工藝，全除鱗脫脂。本發(fā)明另一目的是提供該產(chǎn)品的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的強(qiáng)酸性金屬表面磷鈍化防銹劑其原料組分及重量份為磷酸22-66份，添加劑8-12份、金屬鹽類8-22份，酸式磷酸鐵錳15-45份，清洗劑或乳化劑2-3份，蒸餾水或處理過的軟水15-50份
金屬鹽類包括硝酸鋅或硫酸鋅、硝酸鎳或硫酸鎳各2-5份；硝酸鋁、氯酸鈣或硫酸鈣、二氧化硅各1.5-4份。
金屬鹽類還包括氯化鎂、硫酸鋁、硫酸錳、硫酸鈷。
添加劑由冰醋酸49％、三氯化磷37％、凈水14％組成。利用原材料特性控制酸值，促使酸液脫脂，氧化皮轉(zhuǎn)化成磷酸鐵鹽，在酸化反應(yīng)中使各種金屬離子與金屬表面積相互間得到邊螯合邊鉻合邊鈍化。
本發(fā)明產(chǎn)品其較佳的原料組成重量份為磷酸22份，酸式磷酸鐵錳15份，凈水50份，添加劑8份，金屬鹽類12份，其中硝酸鋅、硝酸鎳各3份，硝酸鋁、二氧化硅、氯酸鈣各2份，洗滌劑3份。
本發(fā)明的生產(chǎn)方法是1)先將凈水投入反應(yīng)釜中；2)邊攪拌邊緩慢地將酸式磷酸鐵錳撒配進(jìn)去，攪拌溶完后，再將氯酸鈣、硝酸鋁、硝酸鋅、硝酸鎳、硝酸鈷或硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸鋅、硫酸鋁、氯化鎂、硫酸錳、二氧化硅逐種逐項(xiàng)攪拌溶完后加入。各種金屬鹽攪拌溶完后為混合糊狀半成品；3)再將磷酸在不斷攪拌中逐漸滴配進(jìn)去，酸化反應(yīng)10分鐘后成液體物時(shí)，再將添加劑在不斷攪拌中逐漸滴配進(jìn)去，攪拌反應(yīng)10分鐘后，再加入洗滌劑或乳化劑，成清亮半透明稍粘稠型液體物得成品，包裝。
本發(fā)明產(chǎn)品有下列積極效果浸泡加溫80-100℃或常溫浸泡、噴、輥刷涂或循換沖刷涂，均能100％達(dá)到脫脂除鱗、磷鈍化防銹?？珊娓伞⒋蹈梢部勺匀桓稍?，不需水洗，不需排放，無三廢污染，無毒無味、無燒傷燙傷、無刺傷、不燃燒。金屬表面積脫脂、脫鱗、磷化鈍化工藝一步完成，徹底減除環(huán)境污染，減除能耗、資源消耗與金屬表層消耗。降低綜合成本70％以上。徹底減除因強(qiáng)酸、堿燒傷、氫氟酸和強(qiáng)酸危害人身安全、房屋設(shè)施、儀表的腐蝕，損傷產(chǎn)品表面質(zhì)量、表面光潔度、影響油漆、涂料的結(jié)合力。本發(fā)明產(chǎn)品使金屬表面處理由常規(guī)七道工序減為一道工藝(一步完成)，產(chǎn)品質(zhì)量還能提高一個(gè)等級(jí)，耐腐蝕性與防銹性能均可提高一倍以上。以上各項(xiàng)數(shù)據(jù)，均系各鋼廠、各機(jī)械廠及產(chǎn)品監(jiān)督檢測(cè)部門檢測(cè)、使用試驗(yàn)本發(fā)明產(chǎn)品的結(jié)論。
具體實(shí)施例方式
一、強(qiáng)酸性金屬表面磷鈍化防銹劑用于脫脂、除鱗、磷化鈍化防銹的機(jī)理探討1、研究油脂乳化分散、氧化鐵皮轉(zhuǎn)化成磷鈍化機(jī)理；采用有機(jī)酸和活性劑與無機(jī)酸相結(jié)合乳化油脂。磷酸與氧化鐵皮接觸，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成磷酸鐵鹽履膜，以共價(jià)結(jié)合即化學(xué)吸附為主，以離子結(jié)合即物理吸附為副相結(jié)合的磷鈍化路線；精配添加劑，其主要作用是金屬離子表面發(fā)生磷鈍化并持續(xù)保持磷鈍態(tài)，達(dá)到防腐蝕的目的，以復(fù)反應(yīng)控制為工藝關(guān)鍵，組合配方，確定工藝方法。
2、采用混合型金屬鹽，可形成較厚的轉(zhuǎn)化成磷化鈍化膜層，在陽極與陰極區(qū)均量沉淀沉積吸附，成為保護(hù)性磷鈍化膜層，阻滯鐵鋅的腐蝕溶解，亦阻滯氧接近金屬。
3、利用這些混合型金屬鹽和有機(jī)磷鈍劑的極性基，大部分只含有氧、氮、磷或硫等各類型元素，這些元素具有共用的電子對(duì)，能與金屬體配值結(jié)合而形成強(qiáng)固的化學(xué)吸附磷鈍膜層，達(dá)到防銹的目的。
4、磷鈍膜層結(jié)構(gòu)。從混合磷鈍膜的結(jié)構(gòu)情況看，沉積化學(xué)吸附型磷鈍膜層，主要構(gòu)成物是金屬間化合物Fe、ZI、AI、Sn、Pb、Ai所組成，故又稱為金屬間化合物層，這些金屬間化合物的形成，是由于硅、鋁、鎳、鋅和基體中的鐵相互擴(kuò)散與結(jié)合的結(jié)果。它們的存在是磷鈍化膜層與基體之間成為冶金結(jié)合，具有很強(qiáng)的結(jié)合力，因而磷鈍化層不易脫落與腐蝕，在該膜層上涂刷上油漆，涂料結(jié)合力最強(qiáng)、最牢靠。
5、耐腐蝕性能。磷鈍膜層對(duì)鋼基體提供了耐大氣腐蝕的防護(hù)作用。硅鋁鎳鋅鎂錳磷鈍層重要的防腐功能為①阻擋鐵鋅基體與其周圍環(huán)境隔絕，使其免遭腐蝕；②磷鈍化膜層的自身表面又是自然地形成一層，由多種氧化物構(gòu)成的致密無滲透性的保護(hù)磷鈍膜，使磷鈍層始終處于磷鈍狀態(tài)，免遭連續(xù)的氧化消耗，從而大大延長了磷鈍化層對(duì)基體的服役壽命。③在海洋大氣等含有氧化物的環(huán)境中，磷鈍化膜層即使受到溶解而對(duì)基體仍會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)防護(hù)作用，仍具有優(yōu)異的防腐蝕功能。
二、本發(fā)明產(chǎn)品的配方配方一本產(chǎn)品其原料組分及重量份為磷酸25份，添加劑8份、金屬鹽類10份，酸式磷酸鐵錳20份，洗滌劑或乳化劑3份，蒸餾水或處理過的軟水50份；金屬鹽類包括硝酸鋅、硝酸鋁、硝酸鎳或硫酸鎳、硫酸鈣或氯酸鈣、二氧化硅，各2份。
添加劑的原料組分及重量比是冰醋酸48-50％，三氯化磷36-38％，凈水13-15％。
配方二磷酸22份，添加劑8份，洗滌劑3份，酸式磷酸鐵錳15份，軟水40份，金屬鹽類15份，其中硝酸鋅、硝酸鎳或硫酸鎳各3份，硝酸鋁或硫酸鋁、硝酸鈷、二氧化硅、氯化鎂、氯酸鈣、硫酸錳各1.5份。
配方三、磷酸30份，添加劑10份，洗滌劑2份，金屬鹽類12份，其中鋅、鋁、鎳、鈷、鈣、鎂、錳鹽和二氧化硅各1.5份，酸式磷酸鐵錳25份，軟水30份。
配方四磷酸44份，添加劑12份，洗滌劑3份，酸式磷酸鐵錳40份，金屬鹽類19份，其中鋅、鎳鹽各5份，鋁、鈷、鈣、鎂、錳鹽和二氧化硅各1.5份，凈水30份。
三、本發(fā)明產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝1、先將配方中的凈水投入反應(yīng)釜中。2、邊攪拌釜中水邊緩慢地逐漸將配方中的酸式磷酸鐵錳撒配進(jìn)去攪拌溶完后，再將配方中的氯酸鈣、硝酸鋁、氯化鎂、硫酸錳、硝酸鋅、硝酸鎳、硝酸鈷、二氧化硅逐種逐項(xiàng)加入，每配放一種攪拌溶完后再配放另一種，待各種金屬鹽全部配放完，并攪拌溶完后成為混合糊狀型半成品；3、將配方中的磷酸在不斷攪拌中逐漸滴配進(jìn)去，攪拌酸化反應(yīng)10分鐘后成液體物時(shí)，再將配方中的添加劑在不斷攪拌中逐漸滴配進(jìn)去，加入洗滌劑，攪拌反應(yīng)10分鐘后成清亮半透明或透明稍帶粘稠液體物得成品，然后包裝。
四、本發(fā)明產(chǎn)品理化技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1)外觀性狀淺灰色或無色，較渾濁或清亮半透明透明型液體物。
2)比重cg/(m2)1.1-1.53)PH值(廣范試紙)14)高、低溫穩(wěn)定性高溫800℃不變質(zhì)、不失效，低溫-40℃不凝固、不變質(zhì)、不失效。
5、儲(chǔ)存穩(wěn)定性低溫-30℃、高溫80℃靜置1年不變質(zhì)、不失效。
本產(chǎn)品用于各種金屬制品、金屬結(jié)構(gòu)物件、汽車火車、船泊、包裝箱、集裝箱、管道、設(shè)施設(shè)備、房屋建筑、橋梁、電器、器具、家具、工具、冷軋、冷拉鋼絲、高壓電架，在防銹、電鍍、鍍鋅、冷軋鋼板、各種鍍錫、鋅板前處理工藝，取代酸洗、噴砂、噴淋、噴丸、打磨等表面處理，減少諸多工藝工序，降低綜合成本70％以上，節(jié)約能耗、資源消耗、消除環(huán)境污染、消除安全事故隱患。
本發(fā)明產(chǎn)品現(xiàn)在邵陽市創(chuàng)捷化工有限公司小批量生產(chǎn)，產(chǎn)品已經(jīng)河北邯鄲鋼鐵集團(tuán)公司中板廠、湘鋼集團(tuán)公司一棒材廠、二高線材廠、湖南漣鋼集團(tuán)公司型帶材廠、浙江寧波華光不銹鋼廠、武漢鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心、湖北省冶金產(chǎn)品監(jiān)督檢測(cè)中心、機(jī)械工業(yè)部武漢材料保護(hù)研究所等單位試用、試驗(yàn)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)論本產(chǎn)品可取代酸洗、噴砂、噴淋、噴丸、打磨、各種金屬表面脫脂除鱗、磷鈍化等多種工藝工序，為油漆、涂料、涂裝、防銹、電鍍；鍍鋅、鍍錫、熱鍍鋅、冷軋簿板、冷拉鋼絲等金屬表面前處理；“脫脂、脫鱗、磷化、鈍化、防銹”。100％脫脂除鱗、氧化鐵皮100％轉(zhuǎn)化成磷酸鐵鹽，100％防銹，防銹時(shí)間6個(gè)月以上，不需要水洗，無廢水、廢氣、廢渣排放。無能源、資源消耗，無環(huán)境污染、降低綜合成本70％以上，無燒傷燙傷，無安全隱患，無毒無味。產(chǎn)品表面質(zhì)量提高一個(gè)等級(jí)。
以上所述，僅為發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本專利申請(qǐng)所做的均等變化，均為本發(fā)明技術(shù)所涵蓋。
權(quán)利要求
1.強(qiáng)酸性強(qiáng)酸性強(qiáng)酸性金屬表面磷鈍化防銹劑，其原料組分及重量份為磷酸22-66份，添加劑8-12份、金屬鹽類8-22份，酸式磷酸鐵錳15-45份，洗滌劑或乳化劑2-3份，蒸餾水或處理過的軟水20-50份；金屬鹽類包括硝酸鋅或硫酸鋅、硝酸鎳或硫酸鎳各2-5份；硝酸鋁、氯酸鈣或硫酸鈣、二氧化硅各1.5-4份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)酸性金屬表面磷鈍化防銹劑，其特征是添加劑的原料組分及重量比是冰醋酸48-50％，三氯化磷36-38％，凈水13-15％；金屬鹽類還包括氯化鎂、硫酸鋁、硫酸錳、硫酸鈷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)酸性金屬表面磷鈍化防銹劑，其特征是磷酸22份，添加劑8份，洗滌劑3份，酸式磷酸鐵錳15份，軟水43份，金屬鹽類12份，其中硝酸鋅、硝酸鎳各3份，硫酸鋁、氯酸鈣、二氧化硅各2份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的強(qiáng)酸性金屬表面磷鈍化防銹劑，其特征是磷酸30份，添加劑8份，洗滌劑2份，金屬鹽類20份，酸式磷酸鐵錳25份，軟水30份。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)酸性金屬表面磷鈍化防銹劑，其特征是產(chǎn)品理化技術(shù)指標(biāo)為1)外觀性狀淺灰色或無色，較渾濁或清亮半透明或透明型液體物2)比重cg/(m2)1.1-1.53)PH值(廣范試紙)14)高、低溫穩(wěn)定性高溫800℃不變質(zhì)、不失效，低溫-40℃不凝固。5)、儲(chǔ)存穩(wěn)定性30-80℃靜置1年不變質(zhì)、不失效。
6.權(quán)利要求1所述的強(qiáng)酸性金屬表面磷鈍化防銹劑的生產(chǎn)方法1)先將凈水投入反應(yīng)釜中；2)邊攪拌邊緩慢地將酸式磷酸鐵錳撒配進(jìn)去，溶完后接著再將氯酸鈣、硫酸鎳、硫酸鈷或硝酸鎳、硝酸鈷、硫酸鋁或硝酸鋁、硫酸錳、二氧化硅、氯化鎂等逐種逐項(xiàng)加入，每加配一種攪拌溶完后再配另一種，各種金屬鹽類物全部溶完后，為混合糊狀半成品；3)邊攪拌邊將磷酸緩慢地滴配進(jìn)去，酸化反應(yīng)成液體物時(shí)，再將添加劑在攪拌中逐漸滴配進(jìn)去，再加入洗滌劑或乳化劑，反應(yīng)成清亮透明稍粘稠型液體物得成品，然后包裝。
全文摘要
強(qiáng)酸性金屬表面磷鈍化防銹劑及生產(chǎn)方法，其原料組分及重量份為磷酸22－66份，添加劑8－12份，酸式磷酸鐵猛15－45份，還包含有金屬鹽類如硝酸鋅、鋁、鎳或硫酸鎳、硫酸鈣或氯酸鈣、二氧化硅，占12－22份，OP或清洗劑2－3份，凈水14－60份。本產(chǎn)品生產(chǎn)方法是1)先將蒸餾水或軟水投入反應(yīng)釜中；2)將酸式磷酸鐵錳撒配進(jìn)去，攪拌溶完后再將硝酸鋅、硝酸鎳或硫酸鎳、二氧化硅、氯化鈣等逐種逐項(xiàng)加入，反應(yīng)成半固體糊狀；3)將磷酸滴配進(jìn)去，再加入添加劑、OP或清洗劑，反應(yīng)成清亮液體時(shí)得成品。本產(chǎn)品在120℃以下或常溫下浸、噴、刷涂無氣味，全脫脂、全除磷，表面全面磷鈍化，提高成材率3％以上，防銹6個(gè)月以上?？芍苯訃娝⒂推嵬苛?，結(jié)合力均在一級(jí)以上，全面取代酸洗、噴砂、噴淋、噴丸工藝，節(jié)約能耗80％以上，降低成本70％以上，無三廢排放，安全無毒，產(chǎn)品用途廣。
文檔編號(hào)C23G5/00GK101086062SQ20071003536
公開日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2007年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月9日
發(fā)明者陳歷澤, 陳代勝 申請(qǐng)人:陳歷澤