專利名稱：一種金屬鋁鹽覆蓋膜劑及其制作方法、金屬鋁鹽覆蓋膜的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種環保技術，尤其涉及一種可應用于金屬制造產品表面具有獨特地防腐蝕功效的金屬鋁鹽覆蓋膜層。
背景技術：
傳統的應用金屬制造產品前處理技術一般采用的是磷化技術成膜，該技術采用熱運動學的理論，在60溫度條件下與礦物磷酸在自然界形成的中性酸腐蝕能量、質量守恒的定律，礦物磷酸與水、氧結合釋放的能量溶解二價以上的金屬成為金屬離子。其金屬離子在熱運動學中以腐蝕性應用金屬產品的基體表面；金屬離子吸附在基體表面——成為磷化膜，此磷化膜層中存在酸根，磷酸膜出水后必須立刻進入水洗以沖掉酸根，第二步用純水沖洗酸根——程現中性膜層，直接進入水溶性漆，成漆膜；漆膜進入烘箱在80-120°C溫度烘干成膜，達到防腐蝕的目的。在這2-3次水洗過程中會排放巨大的含有酸、磷、有毒有害重金屬工業廢水,易污染環境。培育提升中國“十二五規劃”，提升防腐蝕質量、抗氧化質量已是擺在我們面前的課題。綠色的環境是人們生存的基本方式，而今嚴重的環境污染(土地、空氣、水源)被污染，環境的質量下降涉及“應用金屬制造產品前處理排放的酸性物質、磷、重金屬、苯、二氧化碳、二氧化硫等多種有害物質”有關。而污染源之一是我國經濟的高速的發展與我國年產量鋼產量逐年增長達到六億噸鋼鐵的應用量的前處理排放的有毒有害物質，嚴重的危及著地球和人類的生存環境。實現提升應用金屬制造產品表面抗氧化、耐腐蝕質量和無排放有害有毒物質是實現新型工業化《有黑色發展道路轉向綠色道路發展》的必然之路。它是解決該領域污染環境必然之路，也是提升產品質量參與世界經濟竟爭的必然之路，也是經濟持續發展必然之路。另對于現有的不銹鋼產品，在產品的涂裝前需要噴砂后采用高壓無氣噴涂工藝，否則的話不易著漆或著色，故加工費時費力，加工成本較高。

發明內容
本發明的目的是提供一種金屬鋁鹽覆蓋膜劑，其可以用來高壓無氣噴涂工藝、輥涂工藝、刷涂工藝、擦涂或浸潰工藝成膜在金屬的表層，以形成一層致密的保護膜。為實現上述目的，本發明采取以下設計方案
一種金屬鋁鹽覆蓋膜劑，其至少包括有食用磷酸、氧化鋁、磷酯酸、錳和水，還包括有氧化鋅和氧化鎳中的至少一種；其中，各組份所占的重量百分比為食用磷酸10-30%，氧化鋁4. 5-8%，磷酸脂1-1. 5%，氧化鋅0-4%，氧化鎳0-3%，錳1_2%，水余量。所述的金屬鋁鹽覆蓋膜劑的各組份所占的重量百分可以是食用磷酸10-12%，氧化鋁4. 5-5%，氧化鋅1_2%，磷酯酸1-1. 5%，錳1-2%，水余量。 所述的金屬鋁鹽覆蓋膜劑各組份所占的重量百分還可以是食用磷酸18-20%，氧化鋁5%，氧化鋅2-4%，磷酯酸1-1. 5%，錳1-2%，水余量。
所述的金屬鋁鹽覆蓋膜劑各組份所占的重量百分還可以是食用磷酸20-25%，氧化鋁5-8%，氧化鎳1-1. 8%，氧化鋅2-3%，磷酯酸1-1. 5%，錳1-2%，水余量。所述的金屬鋁鹽覆蓋膜劑各組份所占的重量百分還可以是食用磷酸25-30%，氧化鋁5-8%，氧化鎳I. 5-3%，氧化鋅2-3%，磷酯酸1-1. 5%，錳1_2%，水余量。本發明的另一目的是提供一種上述金屬鋁鹽覆蓋膜劑的制作方法，其步驟如下
1)首先按配比備料，其中，食用磷酸10-30%，氧化鋁4.5-8%，磷酸脂1-1. 5%，氧化鋅0-4%，氧化鎳0-3%，錳1_2%，余量水按需要分成若干等份；
2)備作業容器低壓反應釜，將備好的食用磷酸倒入；
3)如果備有氧化鎳，則放入氧化鎳，加入一份水，攪拌至完全溶解，如沒備有氧化鎳，則 直接下一步；
4)放入氧化鋁，再加入一份水，攪拌至完全溶解；
5)如果備有氧化鋅，再直接放入氧化鋅，加入一份水，攪拌至完全溶解，如沒備有氧化鋅，則直接下一步；
6)放入錳，加入一份水，再攪拌至完全溶解；
7)加入磷酸脂，靜止存放一小時以上，得到最終的金屬鋁鹽覆蓋膜劑產品；
8)常溫下保存；
在上述2) 7)各步驟中，始終保持環境溫度在30°C 50°C。本發明的又一目的是提供一種用上述金屬鋁鹽覆蓋膜劑制成的金屬鋁鹽覆蓋膜，用制得金屬鋁鹽覆蓋膜劑采用高壓無氣噴涂、輥涂、刷涂、擦涂或浸潰工藝成膜，具體是在5°C時，Q型材采用噴砂過程中的高壓無氣噴涂工藝，冷板材采用輥涂工藝，粗加工件采用刷涂工藝或噴涂工藝，精加工件采用擦涂工藝，毛坯件采用刷涂或噴涂工藝成膜，標準件采用噴涂或浸潰，若為小部件，則再采用離心機甩干，去掉表面多余液體以實現快速 干燥，在5°C -20°C條件下自然干燥，或45度溫度條件2 5分鐘烘干膜層。本發明的再一目的是提供一種金屬鋁鹽覆蓋膜，其特征在于包括一氧化鋁層，以氧化鋁層為基礎層或中心層，由其向上或同時向上下覆有內、外保護層，所述的內保護層為氧化鋅層和氧化鎳層中的至少一種，所述的外保護層為錳層；當內保護層為氧化鋅層和氧化鎳層兩種時，氧化鋅層覆在內側，氧化鎳層覆在外側。所述的氧化鋁層、氧化鋅層、氧化鎳層和錳層均經食用磷酸浸泡處理；所述金屬鋁鹽覆蓋膜中的氧化鋁、氧化鋅、氧化鎳和錳滿足重量比關系氧化鋁4. 5-8，磷酸脂1-1. 5，氧化鋅0-4，氧化鎳0-3，錳1_2。所述的金屬鋁鹽覆蓋膜整體厚度不大于120微米，其中，所述的氧化鋁層厚度為50 70微米；所述 的氧化鋅層厚為20 40微米；所述的氧化鎳層厚度為10 30微米；所述的錳層15 20微米。本發明的優點是
1.節能由于可以完全取代傳統的磷化成膜技術，省去其水沖洗的步驟，故能夠實現該領域節約約120億立方米/年用水量；實現了節約用水的目標；
2.減排解決了傳統技術磷化膜層在2-3次水洗過程中排放具大的含有酸、磷、有毒有害重金屬工業廢氣、廢水；保護了環境；
3.降耗本發明的產品可自然干燥、低溫烘干燥，按該領域2.5億t應用量估計可節電30-50%，折節電量約80億度，折耗標煤約250萬t，折排放二氧化碳約425萬t ;
4.產品品質優良本發明金屬鋁鹽覆蓋膜結構致密、抗彎曲、耐腐蝕、抗高溫和抗氧化，可達磷化技術產生的膜層耐蝕、抗氧化兩性能的8-50倍(原磷化技術成膜后兩性能為30分-I小時，現本發明金屬鋁鹽覆蓋膜約8-50小時);相當于電鍍鋅、鍍鎘或近似鉻膜層的抗氧化性、耐腐蝕性。特別是本發明金屬鋁鹽覆蓋膜劑在金屬表面形成的轉化膜層的表面耐高溫800-1200度、導電性優良、膜層表面與樹脂具有優良的相匹配性，故而具有更廣泛的應用前途；
5.使用十分方便，在應用金屬制造產品領域、修理產業均可采用砂紙處理基體表面銹蝕后即可采用擦涂、刷涂、氣泵作動力的噴槍噴涂、，均可快速自然干燥。


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圖I為本發明一實施例結構示意圖。圖2為本發明另一實施例結構示意圖。圖3為本發明又一實施例結構示意圖。圖4為本發明再一實施例結構示意圖。圖5為本發明又一實施例結構示意圖。圖6為本發明又一實施例結構示意圖。圖7為本發明又一實施例結構示意圖。圖8為本發明又一實施例結構示意圖。圖9為本發明又一實施例結構示意圖。圖10為本發明又一實施例結構示意圖。
具體實施例方式本發明主要涉及了三種最終形式的產品，一種是本發明金屬鋁鹽覆蓋膜劑，再一種是由本發明金屬鋁鹽覆蓋膜劑經高壓無氣噴涂、輥涂、刷涂、擦涂或浸潰工藝在載體上而形成的金屬鋁鹽覆蓋膜；還有一種是直接按本發明選用的材料在載體上所覆的金屬鋁鹽覆蓋膜。下面結合具體實施例對本發明的產品逐一具體說明。本發明金屬鋁鹽覆蓋膜劑的組分及重量百分比為食用磷酸10-30%，氧化鋁
4.5-8%，磷酸脂1-1. 5%，氧化鋅0-4%，氧化鎳0-3%，錳1_2%，水余量。其為本發明主要形式的產品，可以用其直接在載體上轉化為本發明的另一種形式的產品一金屬鋁鹽覆蓋膜.
其中，所述的磷酸脂可采用高活性磷酸酯LYC0-P08，其是為改善磷酸三酯的溶解性，增加極壓與抗磨性而特別制備的中碳鏈磷酸單酯與雙酯混合物。含磷量高，分散溶解性增加，尤其在親水性流體中，應用廣泛。還可以采用低腐蝕磷酸酯LYC0-P30，其具有表面活性劑的功能，具有協同增效作用，粘附性，磷含量低，腐蝕小。下面結合具體實施例對本發明進一步說明。實施例I :在機車鑄鐵發動機箱體表面采用。該實施例中，本發明金屬鋁鹽覆蓋膜劑的組分及重量百分比為食用磷酸10-12%，氧化鋁4. 5-5%，氧化鋅1_2%，磷酯酸1-1. 5%，錳1-2%，水余量。
具體制作方法步驟如下
D首先按配比備料，余量水分成三等份；
2)備容器低壓反應釜，使環境溫度達30-40°C以上，將備好的食用磷酸倒入；
3)放入氧化鋁，再加入一份水，攪拌至完全溶解；
4)再放入氧化鋅，加入一份水，攪拌至完全溶解；
5)放入錳，加入一份水，再攪拌至完全溶解；
6)加入磷酸脂，靜止存放一小時，得到金屬鋁鹽覆蓋膜劑；
7)高壓無氣噴涂工藝、輥涂、刷涂或擦涂，保持環境溫度5°C-20C,自然干燥，在機車鑄鐵發動機箱體表面形成膜層25-30微米。經試驗，使用帶本發明箱體表面形成膜的機車經過海上運輸3-4個月，防銹效果良好。實施例2 :應用在機車的鑄鋼機體表面。該實施例中，本發明金屬鋁鹽覆蓋膜劑的組分及重量百分比為食用磷酸18-20%，氧化鋁5%，氧化鋅2-4%，磷酯酸1-1. 5%，錳1-2%，水余量。具體制作方法步驟如實施例1，不同點在于步驟7中采用輥涂、刷涂或擦涂，保持環境溫度5°C -20°C自然干燥，其在鑄鋼機體表面形成25-28微米膜層。機車上使用該種鑄鋼機體組裝，防腐效果良好。實施例3 :應用在Q板材、角鋼等型材表面。該實施例中，本發明金屬鋁鹽覆蓋膜劑的組分及重量百分比為食用磷酸20-25%，氧化鋁5-8%，氧化鎳1-1. 8%，氧化鋅2-3%，磷酯酸1-1. 5%，錳1_2%，水余量。具體制作方法步驟如下
1)首先按配比備料，余量水分成四等份；
2)備容器，使環境溫度達30-40°C以上，將備好的食用磷酸倒入；
3)放入氧化鋁，再加入一份水，攪拌至完全溶解；
4)放入氧化鎳，加入一份水，攪拌至完全溶解；
5)再直接放入氧化鋅，加入一份水，攪拌至完全溶解；
6)放入錳，加入一份水，再攪拌至完全溶解；
7)加入磷酸脂，靜止放兩小時以上，得到金屬鋁鹽覆蓋膜劑；
8)將Q板材、角鋼等型材表面高壓無氣噴涂工藝、輥涂、刷涂、擦涂或浸潰而形成金屬鋁鹽覆蓋膜28-35微米厚，保持溫度穩定在45°C，3分鐘烘干。用這些部件制成的水下膜層板在水下長達數月時間的浸泡后，用等離子切割機切割水下膜層板，出水后檢測其抗腐蝕、抗氧化能力效果良好。實施例4 :應用在冷軋板表面。該實施例中，本發明金屬鋁鹽覆蓋膜劑的組分及重量百分比為食用磷酸25-30%，氧化鋁5-8%，氧化鎳I. 5-3%，氧化鋅2_3%，磷酯酸1-1. 5%，錳1_2%，水余量。具體制作方法步驟如實施例3，不同點在于步驟8中輥涂、刷涂、擦涂或噴淋在磷化后的冷軋板表面形的膜層28-38微米，保持溫度穩定在5-20°C，自然干燥。，
膜層經過切割后檢測其膜層抗氧化、耐腐蝕、耐脫落、抗高溫；膜層與樹脂具有優良的相匹配性，且導電性優良。
采用上述的本發明金屬鋁鹽覆蓋膜劑，可以淘汰原數十年來一貫采用的Q型材噴砂過程中為預防噴砂后的鋼板氧化的問題而噴預涂環氧樹脂的作法，達到了鋼板的耐蝕性；確保無銹蝕，實現了原噴涂環氧樹脂在機車組裝焊接中導電的優良性和焊接時樹脂產生的有毒物質對人體和環境的污染。實現了與樹脂良好的結合性；經過采用本發明金屬鋁鹽覆蓋膜劑，形成的膜層質量指標完全達標，能夠淘汰傳統的“高投入、低效益、高耗能、高污染的預涂環氧樹脂”，比預涂環氧樹脂膜層烘干需要的溫度從80度下降30度，耗電量下降30-50%，可實現節電80萬度-120萬度/年，折標煤約200t-400t/年，減排二氧化碳340-680t/年。實現了保護環境的目的，提升了產品質量并實現清潔生產。本發明的工作原理及過程是采用熱運動學將所需的二價以上金屬與食用磷酸水溶分解成離子膜劑，由于金屬原素在酸的作用下釋放的能量達到金屬基體表面所需要的膜層結合后而產生的膜層結合質量，結合后有效的阻遏自由氧的浸入。采用食用磷酸及其他選用的組份分別在常溫30-50度的條件的反應釜中浸潰，直至把所有組份的金屬原素分解到離子狀態為止，分別加入余水進行溶合后加入磷酸脂1-5%再進行聚合，根據需要可采用5—20度自然干燥成膜，或可在45-50度溫度下烘干成膜。本發明的金屬鋁鹽覆蓋膜劑以解決了數十年來薄板采用防銹油防銹，薄板在磷化前在60度的水中堿性除油，除銹水洗工藝后再進磷化技術過程中經2-3次水洗工藝所帶來工業廢氣和工業廢水排放產生的對《空氣、土地、水源》污染的問題，實現了該領域節約約50-120億立方米/年用水量，提升了磷化技術抗腐蝕性30分-I小時的耐蝕性指標狀態，而此指標狀態直接影響膜層的耐蝕性質量與樹脂相結合而產生的結合耐沖擊質量，磷化技術抗腐蝕性的指標差，會直接造成巨大的經濟損失。上述各實施例中的實踐可以證明本發明金屬鋁鹽覆蓋膜劑具有阻遏自由氧對金屬表面浸蝕的速度，可延長鋼鐵抗氧化的能力1-3年，具有獨特阻遏效果。其效果一可挽回因直腐損失約萬億。其效果二創新傳統技術質量。其效果三新增經濟值10-20%。其效果四實現新型工業化從黑色道路發展轉向綠色道路發展。本發明的另一種形式的產品是直接分層制作金屬鋁鹽覆蓋膜，參照圖I至圖10所示，其至少包括一氧化鋁層1，以氧化鋁層為基礎層或中心層，由其向外分別覆有保護層，所述的保護層為氧化鋅層2、氧化鎳層3和錳層4中的至少一種；當保護層中同時含有氧化鋅層2和氧化鎳層3時；氧化鋅層覆在內側，氧化鎳層覆在最外側。該金屬鋁鹽覆蓋膜中的氧化鋁、氧化鋅、氧化鎳和錳滿足重量比關系氧化鋁4. 5-8，磷酸脂1-1. 5，氧化鋅0-4，氧化鎳0-3，錳1-2。該金屬鋁鹽覆蓋膜整體厚度不大于120微米，其中，所述的氧化鋁層厚度為50 70微米；所述的氧化鋅層厚為20 40微米；所述的氧化鎳層厚度為10 30微米；所述的錳層15 20微米。所述的金屬鋁鹽覆蓋膜中，氧化鋁層為經食用磷酸浸泡處理后形成的基礎層或中心層。也可根據企業設計的耐腐蝕質量選用設計的四種組配膜層劑制造所需的膜層質量。達到提升企業產品質量。同樣，該形式的金屬鋁鹽覆蓋膜可以用于在冷板，Q型材、鑄鐵、零 部件、鑄鋼或有色金屬的表面形成一致密的保護層。上述各實施例可在不脫離本發明的范圍下加以若干變化，故以上的說明所包含及附圖中所示的結構應視為例示性，而非用以限制本發明申請專利的保護范圍。
權利要求
1.一種金屬鋁鹽覆蓋膜劑，其特征在于其至少包括有食用磷酸、氧化鋁、磷酯酸、錳和水,還包括有氧化鋅和氧化鎳中的至少一種；其中,各組份所占的重量百分比為食用磷酸10-30%，氧化鋁4. 5-8%，磷酸脂1-1. 5%，氧化鋅0-4%，氧化鎳0_3%，錳1_2%，水余量。
2.根據權利要求I所述的金屬鋁鹽覆蓋膜劑，其特征在于各組份所占的重量百分比為食用磷酸10-12%，氧化鋁4. 5-5%，氧化鋅1_2%，磷酯酸1-1. 5%，錳1-2%，水余量。
3.根據權利要求I所述的金屬鋁鹽覆蓋膜劑，其特征在于各組份所占的重量百分比為食用磷酸18-20%，氧化鋁5%，氧化鋅2-4%，磷酯酸1-1. 5%，錳1-2%，水余量。
4.根據權利要求I所述的金屬鋁鹽覆蓋膜劑，其特征在于各組份所占的重量百分比為食用磷酸20-25%，氧化鋁5-8%，氧化鎳1-1. 8%，氧化鋅2-3%，磷酯酸1-1. 5%，錳1_2%，水余量。
5.根據權利要求I所述的金屬鋁鹽覆蓋膜劑，其特征在于各組份所占的重量百分比為食用磷酸25-30%，氧化鋁5-8%，氧化鎳I. 5-3%，氧化鋅2_3%，磷酯酸1-1. 5%，錳1_2%，水余量。
6.一種權利要求I所述的金屬鋁鹽覆蓋膜劑的制作方法，其特征在于步驟如下 .1)首先按配比備料，其中，食用磷酸10-30%，氧化鋁4.5-8%，磷酸脂1-1. 5%，氧化鋅.0-4%，氧化鎳0-3%，錳1_2%，余量水按需要分成若干等份； .2)備作業容器，低壓反應釜，將備好的食用磷酸倒入；溫度30-50度 .3)如果備有氧化鎳，則放入氧化鎳，加入一份水，攪拌至完全溶解，如沒備有氧化鎳，則直接下一步； .4)放入氧化鋁，再加入一份水，攪拌至完全溶解； .5)如果備有氧化鋅，再直接放入氧化鋅，加入一份水，攪拌至完全溶解，如沒備有氧化鋅，則直接下一步； .6)放入錳，加入一份水，再攪拌至完全溶解； .7)加入磷酸脂，靜止存放一小時以上，得到最終的金屬鋁鹽覆蓋膜劑產品； .8)常溫下保存； 在上述2) 7)各步驟中，始終保持環境溫度在30°C 50°C。
7.一種由權利要求6制備的金屬鋁鹽覆蓋膜劑制成的金屬鋁鹽覆蓋膜，其特征在于在5°C時，用制得金屬鋁鹽覆蓋膜劑采用高壓無氣噴涂、輥涂、刷涂、擦涂或浸潰工藝成膜在金屬材質表面上；若為小部件，則再采用離心機甩干，最后在5-20°C條件下自然干燥，或.45°C溫度條件下2 5分鐘烘干；得到最終的金屬鋁鹽覆蓋膜。
8.一種金屬鋁鹽覆蓋膜，其特征在于包括一氧化鋁層，以氧化鋁層為基礎層或中心層，由其向上或同時向上下覆有內、外保護層，所述的內保護層為氧化鋅層和氧化鎳層中的至少一種，所述的外保護層為錳層；當內保護層為氧化鋅層和氧化鎳層兩種時，氧化鋅層覆在內側，氧化鎳層覆在外側。
9.根據權利要求8所述的金屬鋁鹽覆蓋膜，其特征在于所述的氧化鋁層、氧化鋅層、氧化鎳層和錳層均經食用磷酸浸泡處理；所述金屬鋁鹽覆蓋膜中的氧化鋁、氧化鋅、氧化鎳和猛滿足重量比關系氧化招4. 5-8,憐酸脂1-1. 5,氧化鋒0-4,氧化鎮0-3,猛1-2。
10.根據權利要求8所述的金屬鋁鹽覆蓋膜，其特征在于所述的金屬鋁鹽覆蓋膜整體厚度不大于120微米，其中，所述的氧化鋁層厚度為50 70微米；所述的氧化鋅層厚為20 40微米；所述的氧化鎳層厚度為10 30微米；所述的錳層15 20微米。
全文摘要
本發明公開了一種金屬鋁鹽覆蓋膜劑及其制作方法、金屬鋁鹽覆蓋膜；其中，金屬鋁鹽覆蓋膜劑至少包括有食用磷酸、氧化鋁、磷酯酸、錳和水，還包括有氧化鋅和氧化鎳中的至少一種；其中，各組份所占的重量百分比為食用磷酸10-30%，氧化鋁4.5-8%，磷酸脂1-1.5%，氧化鋅0-4%，氧化鎳0-3%，錳1-2%，水余量。其可以用來高壓無氣噴涂、輥涂、刷涂、擦涂或浸漬工藝成膜在金屬的表層，以形成一層致密的保護膜。覆蓋膜層劑在金屬表面形成的轉化膜層的表面膜層致密、堅固、耐麼、耐高溫800-1200度、導電性優良、膜層表面與樹脂極相匹配。可相當于電鍍鋅、鍍鎘或近似鉻膜層的抗氧化性、耐腐蝕性。
文檔編號C23C22/12GK102703888SQ201210209548
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月25日 優先權日2012年6月25日
發明者趙家文 申請人:趙家文