一種常溫四合一漆前處理劑的制作方法
【專利摘要】一種常溫四合一漆前處理劑系由磷酸、氧化鋅、鉬酸鈉、間硝基苯甲酸、單寧酸、水楊酸、乙醇、十二烷基苯磺酸鈉和水配制而成。這種處理劑基本無毒；常溫下同時(shí)具有快速脫脂、去銹、磷化、鈍化等功能，能在鋼鐵表面形成細(xì)結(jié)晶和高耐蝕性的磷化鈍化膜。這種膜薄而致密，呈灰色，耐蝕性極佳，可取代一道紅丹底漆。用作油漆底層，既簡(jiǎn)化工藝流程，又降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】—種常溫四合一漆前處理劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及到一種常溫四合一漆前處理劑的配方及其配制方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著表面技術(shù)處理的長足進(jìn)步，鋼鐵漆前處理劑的研究正朝著無毒、常溫下能快速在鋼鐵表面上形成細(xì)結(jié)晶和高耐蝕性的磷化鈍化膜的方向發(fā)展。隨著國內(nèi)外研究隊(duì)伍日益壯大，漆前處理劑的新品種不斷涌現(xiàn)。一種能同時(shí)完成脫脂、去銹、磷化、鈍化的四合一漆前處理劑受到了人們注意和重視。
[0003]現(xiàn)有的四合一漆前處理劑仍然存在著種種問題需要繼續(xù)改進(jìn)和進(jìn)一步提高。諸如:李信洲研制的四合一磷化液，不僅制備工藝復(fù)雜；而且配方中使用環(huán)保嚴(yán)格控制的鉻鹽；處理過程需要加熱，消耗能源；磷化后須經(jīng)水洗，再用三乙醇胺:水=I: 2的溶液封閉，綜合生產(chǎn)成本較高【李信洲，四合一磷化工藝介紹，材料保護(hù)1985(1):33】。又如:一種能同時(shí)完成脫脂、去銹、磷化的多功能磷化液是由氧化鋅10_15g/L、硝酸10-20g/L、磷酸40-50g/L、去污劑3-5g/L、硝酸鐵0.4-0.5g/L和掊酸1-1.5g/L配制而成的水溶液【發(fā)明專利SU673663】。這種處理劑不僅劑量大，掊酸貴，綜合生產(chǎn)高；而且處理溫度高達(dá)90_95°C，消耗大量能源。凡此種種，皆不符合漆前處理劑的發(fā)展總趨勢(shì)的要求。為此，發(fā)明人研制了一種性能更為優(yōu)異的常溫四合一漆前處理劑，以期取而代之。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基本無毒；常溫下同時(shí)具有快速脫脂、去銹、磷化、鈍化等功能，且能在鋼鐵表面形成細(xì)結(jié)晶和高耐蝕性的磷化鈍化膜的常溫四合一漆前處理劑。
[0005]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明之目的所采取的技術(shù)路線和作用原理如下:
[0006]技術(shù)路線:
[0007]本發(fā)明以本人先前研制的“常溫高效除銹化銹處理劑”的配方為基礎(chǔ)，這種處理劑是由磷酸、氧化鋅、鑰酸鈉、間硝基苯甲酸、單寧酸、水楊酸、乙醇和水配制而成的，經(jīng)過酸度篩選、除油劑的篩選，衍化成常溫四合一漆前處理劑。
[0008](I)酸度篩選:若酸度太高，鋼鐵一直處于溶解狀態(tài)，成膜速度慢，甚至不能成膜；若酸度太低，又影響到除銹速度。處理劑的酸度主要是由磷酸提供的，實(shí)驗(yàn)表明:磷酸的合適用量為300-350g/kg。
[0009](2)除油劑的篩選:為使處理劑具備除油去污功能，作者從多種表面活性劑:諸如0P-10、AE0-9、6501和十二烷基苯磺酸鈉等，挑選出十二烷基苯磺酸鈉作為除油去污劑。實(shí)驗(yàn)表明:它的合適用量為4-8g/kg。
[0010]常溫四合一漆前處理劑的化學(xué)組成如下:
[0011]憐酸(85%) 300 ~350g/kg 氧化鋒(> 99% ) 0.5 ~1.5g/kg[0012]鑰酸鈉(≥99% )0.5~1.5g/kg 間硝基苯甲酸(≥99% )0.05~0.15g/kg
[0013]單寧酸(≥98% )0.2 ~0.8g/kg 水楊酸(≥ 99.5% ) 0.15 ~0.35g/kg
[0014]乙醇(95% ) 40~80g/kg十二烷基苯磺酸鈉(> 99% ) 4~8g/kg
[0015]水余量
[0016]常溫四合一漆前處理劑的作用機(jī)理:
[0017](I)除油:借助處理劑中的十二烷基苯磺酸鈉和乙醇的協(xié)同作用把油除去。十二烷基苯磺酸鈉是一種非常出色的陰離子型表面活性劑。其分子中存在著親油基和親水基，對(duì)油層具有優(yōu)良的浸潤、滲透、乳化、分散作用。特別是它分子中存在的磺酸根，對(duì)油污中的二價(jià)重金屬離子具有強(qiáng)烈的絡(luò)合作用，因此它的滲透去污能力特別顯著。
[0018]乙醇是一種優(yōu)秀的溶劑，可以溶解多種化學(xué)物質(zhì)；同時(shí)它也是一種表面活性劑，這是由于其分子中存在著親油基和親水基。乙醇表面張力很小，穿透能力強(qiáng)，容易滲入油層底部把油層剝離下來并把它乳化；乙醇還是一種常用的消泡劑(表面張力很小)，可以有效地消除十二烷基苯磺酸鈉產(chǎn)生的氣泡，使處理劑能正常工作。
[0019](2)除銹:借助處理劑中高濃度的磷酸與鐵銹反應(yīng)，生成Fe (H2PO4) JPFe (H2PO4)3,從而把銹除去。該反應(yīng)由于處理劑中的單寧酸和水楊酸對(duì)Fe2+的絡(luò)合作用而加速，即
[0020]Fe203+6H3P04 — 2Fe (H2PO4) 3+3H20...........................①
[0021 ] Fe304+8H3P04 — 2Fe (H2PO4) 3+Fe (H2PO4) 2+4HH20............②
[0022]Fe0+2H3P04 — Fe (H2PO4) 2+H20.................................③
[0023](3)磷化:由于處理劑中陰離子型表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉被吸附在鋼鐵表面上，在鋼鐵-溶液界面處形成低酸度的溶液層，隨著磷酸對(duì)基體鐵的腐蝕溶解，酸度下降，PH值上升，一代磷酸鹽向著生成正磷酸鹽的方向移動(dòng)。即
[0024]Fe+2H3P04 — Fe (H2PO4) 2+Η2 ?....................................④
[0025]
2Fe(H2P04)2-^2FeP04|+2H3P04+ H20.....................⑤
[0026]Ζη0+Η3Ρ04 — Zn (H2PO4) 2+H20.................................⑥
[0027]3Zn (H2PO4) 2 — Zn3 (PO4) 2 I +4H3P04..............................⑦
[0028]同時(shí)，一代磷酸鹽可與基體鐵反應(yīng)，即
[0029]
FeH-Fe(H2PO4)2-? 2FeP044+2H20...........................⑧
[0030]
Fe+Zn(H2P04)2-1QV ZnFe(HPO4)2I+ H20.....................⑨
[0031]生成的不溶性FeP04、Zn3 (PO4)2與ZnFe (HPO4)2覆蓋在鋼鐵表面上形成磷化膜。
[0032]眾所周知，處理劑中加入適量的氧化劑，可以大大加速磷化反應(yīng)的進(jìn)程，作者選用低毒的鑰酸鈉和間硝基苯甲酸以取代以往常用的極毒的重鉻酸鉀和亞硝酸鈉，避免處理劑污染人類賴以生存的環(huán)境，無機(jī)氧化劑鑰酸鈉和有機(jī)氧化劑間硝基苯甲酸的配合使用，使其氧化性更加穩(wěn)定、持久，大大加速⑤、⑧、⑨反應(yīng)的進(jìn)行，從而提高了成膜速度。
[0033](4)鈍化:處理劑中的溶解氧和氧化劑鑰酸鈉及間硝基苯甲酸的協(xié)同作用可將鋼鐵表面的Fe2+氧化成不溶性的Y-Fe203。鑰酸根在氧化反應(yīng)過程中自身被還原為Mo02。鑰酸根具有兩個(gè)雜化原子氧，也可與Fe2+絡(luò)合，形成不溶性的[Fe-MoO4]。Y -Fe203> MoO2和[Fe-MoO4]覆蓋在鋼鐵表面上，使其鈍化。間硝基苯甲酸在氧化反應(yīng)過程中自身被還原為間氨基苯甲酸，由于其分子中帶有-COOH活性基團(tuán)，可與Fe2+形成間氨基苯甲酸鐵，參與成膜，使鋼鐵表面鈍化。這個(gè)過程與磷化反應(yīng)是同時(shí)進(jìn)行的。
[0034]處理劑中的單寧酸和水楊酸，由于乙醇的存在，在高濃度的磷酸溶液中仍然保持溶解狀態(tài)。它們的分子中都具有多個(gè)雜化原子，可與Fe2+絡(luò)合，生成不溶性的單寧酸鐵和水楊酸鐵沉積在鋼鐵表面上，使鋼鐵表面鈍化，使磷化鈍化膜更加致密耐蝕。
[0035]常溫四合一漆前處理劑的制備方法:
[0036]根據(jù)配制的重量，計(jì)算出各組份的用量。
[0037](1)在配制槽中加入適量水，并加入計(jì)算量的磷酸；稱取計(jì)算量的氧化鋅放入另一容器，用適量水調(diào)成漿狀，然后加入配制槽中，攪拌至全溶；再稱取計(jì)算量的鑰酸鈉加入配制槽中，攪拌至全溶。
[0038](2)稱取計(jì)算量的十二烷基苯磺酸鈉，用適量水溶解后加入配制槽中。
[0039](3)稱取計(jì)算量的單寧酸、水楊酸和間硝基苯甲酸放入另一容器，加入計(jì)算量的乙醇，攪拌至全溶，傾入配制槽中，補(bǔ)足計(jì)算量的水，攪拌均勻即可。
[0040]常溫四合一漆前處理劑的技術(shù)指標(biāo):
[0041]處理劑外觀為淡棕色透明液，？!1值< 1，總酸度為640~660點(diǎn)，游離酸度為310~330點(diǎn)，比重(250C )為1.116g/cm3，處理溫度:常溫，處理時(shí)間:一般情況為10~20分鐘，干燥時(shí)間:表干10~20分鐘，實(shí)干2~24小時(shí) 。
[0042]常溫四合一漆前處理劑性能指標(biāo):
[0043]磷化鈍化膜呈灰色，結(jié)晶細(xì)密；膜厚2-4 μ m ;抗CuSO4試驗(yàn)(G.B.)≥4分鐘；3%NaCl溶液浸泡試驗(yàn)(G.B.) ^ I小時(shí)；室內(nèi)掛片:無銹期達(dá)I年。與涂膜的配合試驗(yàn):附著力(G.B.):1級(jí)；耐沖擊(G.B.):50kg.αη通過；鹽霧試驗(yàn)(G.B.) ^ 24小時(shí)；3%鹽水浸泡試驗(yàn):1200小時(shí)，10%微泡。
[0044]常溫四合一漆前處理劑使用方法:
[0045](I)處理方式:浸泡或噴淋皆宜。
[0046](2)處理溫度:常溫。
[0047](3)處理時(shí)間:一般情況10~20分鐘。
[0048](4)干燥時(shí)間:工件處理后不再水洗，用氣槍把工件上殘余液趕走，放在通風(fēng)處晾干，表干:10~20分鐘，實(shí)干:2~24小時(shí)。
[0049](5)溶液調(diào)整:處理劑處理一段時(shí)間后，有效組份會(huì)有消耗。若處理速度減緩，經(jīng)酸度分析補(bǔ)充適量新鮮處理劑，其性能便可恢復(fù)。若溶液太臟，須經(jīng)過濾和酸度分析，補(bǔ)充新鮮處理劑，便可以繼續(xù)使用。
[0050]常溫四合一漆前處理劑主要特點(diǎn):
[0051](I)工藝簡(jiǎn)單，與常規(guī)磷化工藝相比，可節(jié)約廠房與專用設(shè)備總投資的十分之九。
[0052](2)常溫使用，節(jié)約能源。
[0053](3)磷化鈍化膜薄而致密，耐蝕性特佳，可取代一道紅丹底漆，節(jié)約成本。
[0054](4)提高成品率，使用本產(chǎn)品處理工件，不會(huì)造成焊縫的過腐蝕。
[0055](5)本產(chǎn)品基本無毒,沒有污染和排廢問題。【具體實(shí)施方式】
[0056]實(shí)施例1:廈門市紅星消防器材廠使用本產(chǎn)品浸泡式處理消防筒，效果甚好。廠方的使用報(bào)告認(rèn)為，本產(chǎn)品具有如下優(yōu)點(diǎn):(I)工藝簡(jiǎn)單，可節(jié)約占地面4/5，減少專用設(shè)備的投資。(2)磷化鈍化膜性能優(yōu)異，可省去一道紅丹底漆，降低生產(chǎn)成本。(3)提高產(chǎn)品的成品率，使用本產(chǎn)品處理工件不會(huì)造成焊縫的過腐蝕。(4)常溫使用，節(jié)約能源。(5)本產(chǎn)品沒有污染和排廢問題。[0057]實(shí)施例2:廈門市郊區(qū)鷺方電器修理廠為澳大利亞廠商加工燈具，月加工量平均3萬件，使用本產(chǎn)品浸泡式進(jìn)行噴塑前的表面處理。廠方認(rèn)為:使用效果令人滿意，并獲得了外商的好評(píng)。
【權(quán)利要求】
1.一種常溫四合一漆前處理劑是由磷酸、氧化鋅、鑰酸鈉、間硝基苯甲酸、單寧酸、水楊酸、乙醇、十二烷基苯磺酸鈉和水配制而成的，其特征在于各組份的含量(按重量計(jì))分別為: 憐酸(85% ) 300 ~350g/kg 氧化鋒(≥ 99% ) 0.5 ~1.5g/kg 鑰酸鈉(≥ 99% ) 0.5 ~1.5g/kg 間硝基苯甲酸(> 99% ) 0.05 ~0.15g/kg 單寧酸(≥ 98% )0.2 ~0.8g/kg 水楊酸(≥ 99.5%) 0.15 ~0.35g/kg 乙醇(95% ) 40~80g/kg十二烷基苯磺酸鈉 (≥99% ) 4~8g/kg 水余量。
2.—種權(quán)利要求1的常溫四合一漆前處理劑的制備方法，其特征在于:根據(jù)配制的重量，計(jì)算出各組份的用量。(I)在配制槽中加入適量水，并加入計(jì)算量的磷酸；稱取計(jì)算量的氧化鋅放入另一容器，加入適量水，調(diào)成漿狀，然后加入配制槽中，攪拌至全溶；再稱取計(jì)算量的鑰酸鈉，加入配制槽中，攪拌至全溶；(2)稱取計(jì)算量的十二烷基苯磺酸鈉，放入另一容器，用適量水溶解后，加入配制槽中；(3)稱取計(jì)算量的單寧酸、水楊酸、間硝基苯甲酸，放入另一容器，加入計(jì)算量的乙醇，攪拌至全溶，再加入配制槽中，補(bǔ)足計(jì)算量的水，攪勻即可。
3.如權(quán)利要求1和2所述的一種常溫四合一漆前處理劑的技術(shù)指標(biāo)，其特征在于:外觀為淡棕色透明液，PH值< 1，總酸度610~660點(diǎn)，游離酸度為310~330點(diǎn)，比重(25°C )為1.116g/cm3，處理溫度:常溫，處理時(shí)間:一般情況為10~20分鐘，干燥時(shí)間:表干10~20分鐘，實(shí)干2~24小時(shí)。
【文檔編號(hào)】C23C22/42GK103510082SQ201210201622
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月19日
【發(fā)明者】郭良生, 郭洵 申請(qǐng)人:郭良生, 郭洵