一種鋯化處理劑及對鋼鐵制件進(jìn)行鋯化處理的方法
【專利摘要】一種鋯化處理劑，涉及金屬材料表面化學(xué)處理技術(shù)領(lǐng)域，其包括以下組分：20?30重量份的氟鋯酸銨、20?30重量份的硅氧烷、2?4重量份的硝酸稀土、1.5?4重量份的螯合劑。采用該處理劑對金屬制件進(jìn)行鋯化處理能夠獲得與磷化處理相近的表面處理效果，更重要的是，鋯化處理可以在常溫下進(jìn)行，處理過程中幾乎不產(chǎn)生廢渣，具有優(yōu)異的節(jié)能環(huán)保效果。
【專利說明】
一種鋯化處理劑及對鋼鐵制件進(jìn)行鋯化處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及金屬材料表面化學(xué)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋯化處理劑及對鋼鐵 制件進(jìn)行鋯化處理的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的涂裝前處理通常采用鋅系磷化液進(jìn)行磷化處理，鋅系磷化雖然得到的磷化 膜疏松，膜孔間隙大，便于涂料的吸附，但是由于在磷化過程中產(chǎn)生大量的磷渣和廢液，這 些如果廢棄物不處理就排放出去，對環(huán)境造成污染，如果對其先處理再排放，昂貴的治污費(fèi) 用勢必增加企業(yè)的生產(chǎn)成本。
[0003] 鋯化處理由于相比磷化處理更加節(jié)能環(huán)保，受到市場親睞，然而國內(nèi)當(dāng)前所用鋯 化處理劑的處理效果相比磷化處理差距較大，在一定程度上限制了鋯化處理工藝的應(yīng)用推 廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種幾乎不產(chǎn)生廢渣、處理效果與磷化處理基本 相當(dāng)?shù)匿喕幚韯?。基于該鋯化處理劑，本發(fā)明還提供一種對鋼鐵制件進(jìn)行鋯化處理的方 法。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種鋯化處理劑，包括以下組 分：20-30重量份的氟鋯酸銨、20-30重量份的硅氧烷、2-4重量份的硝酸稀土、1.5-4重量份 的螯合劑。
[0006] 進(jìn)一步，所述氟鋯酸銨的配比量為25重量份。
[0007] 進(jìn)一步，所述硅氧烷的配比量為20重量份。
[0008] 進(jìn)一步，所述硝酸稀土的配比量為3重量份。
[0009] 更進(jìn)一步，所述螯合劑的配比量為2重量份。
[0010]優(yōu)選的，該鋯化處理劑還包括40-60重量份的水。
[0011] 其中，所述水為去離子水。
[0012] 優(yōu)選的，所述螯合劑為EDTA二鈉。
[0013] 作為本發(fā)明的另一方面，一種對鋼鐵制件進(jìn)行鋯化處理的方法，包括以下步驟： 步驟一、在20-40 °C的條件下將pH值為4-5.5的鋯化處理液噴淋至制件表面，噴淋壓力 0.5-1.5MPa，反應(yīng)時間 60-120秒； 或者在20-40°C的條件下將制件浸泡在pH值為4-5.5的鋯化處理液中，浸泡時間40-60 秒； 上述鋯化處理液采用前述鋯化處理劑加水調(diào)制而成； 步驟二、水洗去除制件表面的反應(yīng)殘液。
[0014] 其中，步驟二中去除制件表面反應(yīng)殘液所用的水為去離子水。
[0015] 本發(fā)明取得的有益效果在于:本發(fā)明提供了一種新型的鋯化處理劑，采用該處理 劑對金屬制件進(jìn)行鋯化處理能夠獲得與磷化處理相近的表面處理效果，更重要的是，鋯化 處理可以在常溫下進(jìn)行，處理過程中幾乎不產(chǎn)生廢渣，具有優(yōu)異的節(jié)能環(huán)保效果。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 一種鋯化處理劑，包括以下組分：20-30重量份的氟鋯酸銨、20-30重量份的硅氧 烷、2-4重量份的硝酸稀土、1.5-4重量份的螯合劑。
[0017] 需要說明的是，本發(fā)明提供的鋯化處理劑在使用時需要加水調(diào)制，加水調(diào)制過程 中需要將各組分與水充分?jǐn)嚢杌旌希热皇褂们靶枰铀{(diào)制，那就可以先用適量的水將 其調(diào)制成處理劑母液，然后在使用時只需兌水稀釋就可以了，這樣可以讓處理劑使用更加 方便。另外，為簡化表述，雖然以下僅列舉了采用EDTA二鈉作螯合劑的實(shí)施例，但本領(lǐng)域技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明可還以選擇如Η)ΤΑ四鈉等其他與EDTA二鈉性能接近的螯合劑。
[0018] 為了讓本領(lǐng)域技術(shù)人員更清楚地了解本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)之處，下面結(jié)合 實(shí)施例和對比例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0019] 實(shí)施例1: 首先，將以下各組分投入適量水中充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，得到處理劑母液，各組分的配比 為:20重量份的氟鋯酸銨、20重量份的硅氧烷、4重量份的硝酸稀土、4重量份的EDTA二鈉。考 慮到攪拌混合的操作方便性，本階段加入水的配比量為50重量份，為了保證處理劑具有較 佳的處理效果，調(diào)制過程中用到的水最好都選用去離子水，當(dāng)然，若考慮去離子水成本較 高，采用蒸餾水替代去離子水也是可以的，但是鋯化處理過程中處理劑的用量相應(yīng)會略多 --止匕 -、〇
[0020] 此后，將處理劑母液兌水稀釋至pH值4-5.5,采用以下步驟對鋼鐵制件進(jìn)行表面處 理： 步驟一、在20-40 °C的條件下將pH值為4-5.5的鋯化處理液噴淋至制件表面，噴淋壓力 0.5-1.5MPa，反應(yīng)時間 60-120秒； 步驟二、水洗去除制件表面的反應(yīng)殘液。
[0021] 處理過程結(jié)束后檢測制件表面形成的鋯化膜厚度(使用QuaNix 4200 / 4500涂 層測厚儀檢測），然后涂裝油漆并按GB/T1720測試漆膜的附著力，同時分離出處理過程產(chǎn)生 的廢渣，對其進(jìn)行稱量計算，得出每處理10公斤制件所產(chǎn)生的廢渣量。測試及稱量計算結(jié)果 見表1。
[0022] 實(shí)施例2: 實(shí)施例2跟實(shí)施例1相比，只是各組分的配比有所改變，其他內(nèi)容完全相同，為簡便表 述，相同的內(nèi)容在此不再贅述，實(shí)施例2中各組分的配比如下： 30重量份的氟鋯酸銨、30重量份的硅氧烷、2重量份的硝酸稀土、1.5重量份的EDTA二 鈉。
[0023]此后，與實(shí)施例1 一樣，調(diào)制處理劑母液并將處理劑母液兌水稀釋至pH值4-5.5,然 后用其對鋼鐵制件進(jìn)行表面處理，處理過程結(jié)束后檢測制件表面形成的鋯化膜厚度(使用 QuaNix 4200 / 4500涂層測厚儀檢測），然后涂裝油漆并按GB/T1720測試漆膜的附著力， 同時分離出處理過程產(chǎn)生的廢渣，對其進(jìn)行稱量計算，得出每處理10公斤制件所產(chǎn)生的廢 渣量。測試及稱量計算結(jié)果見表1。
[0024] 實(shí)施例3: 實(shí)施例3跟實(shí)施例1和2相比，只是各組分的質(zhì)量百分配比有所改變，其他內(nèi)容完全相 同，實(shí)施例3中各組分的配比如下： 25重量份的氟鋯酸銨、25重量份的硅氧烷、3重量份的硝酸稀土、2重量份的EDTA二鈉。 [0025] 此后，與實(shí)施例1、2-樣，調(diào)制處理劑母液并將處理劑母液兌水稀釋至pH值4-5.5， 然后用其對鋼鐵制件進(jìn)行表面處理，處理過程結(jié)束后檢測制件表面形成的鋯化膜厚度(使 用QuaNix 4200 / 4500涂層測厚儀檢測），然后涂裝油漆并按GB/T1720測試漆膜的附著 力，同時分離出處理過程產(chǎn)生的廢渣，對其進(jìn)行稱量計算，得出每處理10公斤制件所產(chǎn)生的 廢渣量。測試及稱量計算結(jié)果見表1。
[0026] 實(shí)施例4: 實(shí)施例4跟實(shí)施例1-3相比，只是各組分的質(zhì)量百分配比有所改變，其他內(nèi)容完全相同， 實(shí)施例4中各組分的配比如下： 25重量份的氟鋯酸銨、20重量份的硅氧烷、3重量份的硝酸稀土、2重量份的EDTA二鈉。 [0027] 此后，與實(shí)施例1-3-樣，調(diào)制處理劑母液并將處理劑母液兌水稀釋至pH值4-5.5， 然后用其對鋼鐵制件進(jìn)行表面處理，處理過程結(jié)束后檢測制件表面形成的鋯化膜厚度(使 用QuaNix 4200 / 4500涂層測厚儀檢測），然后涂裝油漆并按GB/T1720測試漆膜的附著 力，同時分離出處理過程產(chǎn)生的廢渣，對其進(jìn)行稱量計算，得出每處理10公斤制件所產(chǎn)生的 廢渣量。測試及稱量計算結(jié)果見表1。
[0028] 對比例： 需要提前說明的是，由于現(xiàn)有的磷化液種類較多，雖然采用磷化處理的制件涂裝效果 較好，但是磷化處理大都存在【背景技術(shù)】部分所描述的缺陷，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在本 發(fā)明的對比例中無法對現(xiàn)有的磷化液進(jìn)行窮舉，亦無法對其一一具體測試，為簡化表述，本 對比例只選取了業(yè)內(nèi)常用的中溫低渣鋅系磷化液(磷化液型號:HPC-909、生產(chǎn)廠商：湖南 金化科技集團(tuán)有限公司)作對比實(shí)驗(yàn)。
[0029] 在60_70°C的條件下用上述磷化液對制件表面進(jìn)行磷化處理，采用浸泡處理工藝， 反應(yīng)時間控制在10-15分鐘，處理過程結(jié)束后水洗去除制件表面殘存反應(yīng)液，檢測制件表面 形成的磷化膜厚度(使用QuaNix 4200 / 4500涂層測厚儀檢測），然后涂裝油漆并按GB/ T1720測試漆膜的附著力，同時分離出處理過程產(chǎn)生的廢渣，對其進(jìn)行稱量計算，得出每處 理10公斤制件所產(chǎn)生的廢渣量。測試及稱量計算結(jié)果見表1。
[0030] 從表1可以看出，本發(fā)明提供的鋯化處理劑能夠在制件表面形成3_4μπι的鋯化膜， 磷化處理形成的磷化膜厚度為5μπι，經(jīng)該處理劑鋯化處理后涂裝的漆膜附著力可達(dá)3級以 上，磷化處理后漆膜附著力為2級，由此可以確定，采用該處理劑對金屬制件進(jìn)行鋯化處理 能夠獲得與磷化處理相近的表面處理效果；更為重要的是，該處理劑每處理10公斤制件所 產(chǎn)生的廢渣量僅為6克左右，而磷化處理10公斤制件所產(chǎn)生的廢渣量達(dá)到了 50克以上，跟磷 化處理產(chǎn)生的廢渣量相比，本發(fā)明所產(chǎn)生的廢渣幾乎可以忽略不計;此外，本發(fā)明提供的鋯 化處理劑工作溫度為20-40°C (常溫），處理過程中無需消耗能源進(jìn)行加熱，其相對于磷化處 理劑具有更好的節(jié)能環(huán)保效果。
[0031] 最后需要強(qiáng)調(diào)的是，雖然以上實(shí)施例中對鋼鐵制件表面鋯化處理采用的是噴淋方 式，但是
【申請人】經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用以下方式也可以取得與噴淋方式非常接近的技術(shù)效果:步 驟一、在20-40°C的條件下將制件浸泡在pH值為4-5.5的鋯化處理液中，浸泡時間40-60秒； 步驟二、水洗去除制件表面的反應(yīng)殘液。由于二者區(qū)別僅是一個采用噴淋工藝，另一個采用 浸泡工藝，其他方面并無明顯差異，為簡化表述，本發(fā)明不再列舉采用浸泡方式對鋼鐵制件 表面進(jìn)行鋯化處理的實(shí)施例。
[0032] 上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)現(xiàn)方案，除此之外，本發(fā)明還可以其它方式實(shí)現(xiàn)，在 不脫離本技術(shù)方案構(gòu)思的前提下任何顯而易見的替換均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。為了讓 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員更方便地理解本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)之處，本發(fā)明的一些描述 已經(jīng)被簡化，并且為了清楚起見，本申請文件還省略了一些其它元素，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 應(yīng)該意識到這些省略的元素也可構(gòu)成本發(fā)明的內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鋯化處理劑，包括以下組分：20-30重量份的氟鋯酸銨、20-30重量份的硅氧烷、 2-4重量份的硝酸稀土、1.5-4重量份的螯合劑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋯化處理劑，其特征在于：所述氟鋯酸銨的配比量為25重量 份。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋯化處理劑，其特征在于:所述硅氧烷的配比量為20重量份。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋯化處理劑，其特征在于:所述硝酸稀土的配比量為3重量份。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋯化處理劑，其特征在于:所述螯合劑的配比量為2重量份。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的鋯化處理劑，其特征在于:還包括40-60重量份 的水。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋯化處理劑，其特征在于:所述水為去離子水。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的鋯化處理劑，其特征在于:所述螯合劑為EDTA二 鈉。9. 一種對鋼鐵制件進(jìn)行鋯化處理的方法，包括以下步驟： 步驟一、在20-40 °C的條件下將pH值為4-5.5的鋯化處理液噴淋至制件表面，噴淋壓力 0.5-1.5MPa，反應(yīng)時間60-120秒;或者在20-40 °C的條件下將制件浸泡在pH值為4-5.5的鋯 化處理液中，浸泡時間40-60秒； 上述鋯化處理液采用權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的鋯化處理劑加水調(diào)制而成； 步驟二、水洗去除制件表面的反應(yīng)殘液。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的對鋼鐵制件進(jìn)行鋯化處理的方法，其特征在于：步驟二中去 除制件表面反應(yīng)殘液所用的水為去離子水。
【文檔編號】C23C22/34GK105951072SQ201610544392
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月12日
【發(fā)明人】許峻豪
【申請人】湖南金化科技集團(tuán)有限公司