一種新型硅烷納米三價鉻鈍化液及其制備方法
【專利摘要】發明涉及一種新型硅烷納米三價鉻鈍化液的配方及其制備方法，特別是提供了其工藝及制備過程。其配方組成由下述原料復配而成：三價鉻的化合物3-10份，鈦鋯（鋯硅）化合物3-8份，二氧氯化鋯（鉿）0-2份，硅烷偶聯劑0-3份，表面潤濕劑0-2份，無機酸1-5份，消泡劑0-0.5份，水70-90份。通過本工藝配制的硅烷納米三價鉻鈍化液，穩定性好，可以適用于鋼鐵、鋅和鋁表面處理，在處理的工件上形成納米級氧化物轉化膜，可以大幅提升鈍化膜的均勻性、細密性，進而提高其耐腐蝕性能。加入硅烷偶聯劑后，可以提高膜附著力、鈍化膜的硬度、耐磨損能力，進而增加其鹽霧時間。
【專利說明】一種新型硅烷納米三價鉻鈍化液及其制備方法【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬表面處理領域的鈍化技術，具體涉及一種新型硅烷納米三價鉻鈍化液的配方及其制備方法。
【背景技術】
[0002]鉻酸鹽是電鍍和表面處理中常見鈍化液的主要成分。目前一般采用的鈍化液都選用六價鉻酸鹽，該類型的鈍化液主要問題為六價鉻的毒性大，會致癌，會對人體以及環境產生嚴重影響。隨著人們環保意識的增強，六價鉻的應用已逐漸受到限制。由于三價鉻的毒性僅為六價鉻毒性的1%，而且微量的三價鉻還是人體必需的金屬離子，且三價鉻原料成本相對較低，因此，三價鉻取代六價鉻，將大大降低鈍化液對環境的污染。三價鉻作為鈍化液的主要成分已經應用于生產，并取得了良好的結果。第一代三價鉻鈍化液中絡合劑主要為氟化物，其耐腐蝕性差，已逐漸被淘汰。第二代三價鉻鈍化液中絡合劑主要選用有機絡合物，并加入其它金屬，其耐腐蝕性大大提高；但是所形成的鈍化層表面粗糙、存在許多微孔缺陷，影響鈍化層的光亮度以及其耐腐蝕性能。第三代三價鉻鈍化液在第二代的基礎上，直接加入封孔劑進一步提高了膜層的耐腐蝕性，更加趨近與實際應用。
[0003]現有技術中，鈍化液所添加的封孔劑有酸性硅溶膠以及納米氧化硅等。中國專利CN101158038A公開了一種鈍化液的配方中加入直徑小于10納米的酸性硅溶膠，其對鈍化膜的光亮度影響較小，同時可以增加鈍化膜的硬度。但是硅溶膠可能和三價鉻發生反應，生成難溶的硅酸鉻，可能導致鈍化膜的均勻性降低，影響其抗腐蝕性能。張金生的碩士論文“電鍍鋅板Cr3+鈍化及工藝研究”中加入的納米級氧化硅來封閉鈍化膜中的空隙，但是納米氧化硅分散在鈍化液中為非均相，其表面能非常高，容易發生團聚，因此也不能很好的形成均勻的鈍化層。

【發明內容】

[0004]本發明目的是在于克服現有技術的缺點，提供一種成膜性能更好，附著力更強，防腐效果更好的三價鉻鈍化液的方法。
[0005]為達到上述目的，本發明采用的技術方案是:在三價鉻的鈍化液中加入成膜性能更好的硅烷系化合物，實現鈍化過程成膜更加均勻，形成的鈍化膜耐腐蝕性更高，同時加入的硅烷偶聯劑成膜后，耐磨損性能也會得到提高，可以延長鈍化膜的使用時間；加入鋯系、鋯鈦系化合物后，形成納米無定形態ZrO2新型轉化膜，與金屬表面和隨后的油漆涂層之間有良好的附著力，鈍化膜的致密性更好，耐腐蝕性能優良。
[0006]本發明涉及的硅烷納米型三價鉻鈍化液，主要適用于鋼鐵、鋅和鋁表面處理，在處理的工件上形成納米陶瓷轉化膜，增強涂裝的附著力和耐腐蝕性能。
[0007]本發明所涉及的硅烷納米三價鉻鈍化液成分配方為:三價鉻的化合物3-10份，鈦鋯(鋯硅系)化合物3-8份，二氧氯化鋯(鉿)0-2份，硅烷偶聯劑0-3份，表面潤濕劑0-2份，無機酸1-5份，消泡劑0-0.5份，水70-90份。[0008]本發明還提供一種新型硅烷納米三價鉻鈍化液的制備方法，包括以下步驟:
一、按比例稱取各種原料；
二、在其2/3需水量中加入稱取的鈦鋯(鋯硅)化合物，攪拌至溶解；
三、在步驟二制得的溶液中加入三價鉻的化合物，攪拌至溶解；
四、在步驟三制得的溶液中加入無機酸，攪拌至溶解；
五、在步驟四制得的溶液中加入二氧氯化鋯(鉿)，攪拌至溶解；
六、在步驟五制得的溶液中加入硅烷偶聯劑，攪拌至溶解；
七、在步驟六制得的溶液中加入表面活性劑，攪拌至溶解；
八、在步驟七制得的溶液中加入消泡劑，攪拌至溶解；
九、在步驟八制得的溶液中加入剩余的水量，攪拌至溶解均勻。
[0009]本發明與現有技術相比具有下列優點:
1、本發明的三價鉻鈍化液中加入鈦鋯化合物，形成的納米級氧化物轉化膜，可以大幅提升鈍化膜的均勻性、致密性，進而提高其耐腐蝕性能；
2、本發明中添加的硅烷偶聯劑成膜后可以提高膜附著力、膜的硬度、耐磨損能力，進而增加鈍化液鹽霧時間；
3、本發明所用鈍化液中，含少量的三價鉻化合物，大大降低了鉻離子對環境的危害。
【具體實施方式】
[0010]一種新型硅烷納米三價鉻鈍化液，其配方組成為:三價鉻的化合物3-10份，鈦鋯(鋯硅系)化合物3-8份，二氧氯化鋯(鉿)0-2份，硅烷偶聯劑0-3份，表面潤濕劑0-2份，無機酸1-5份，消泡劑0-0.5份，水70-90份。
[0011]該硅烷納米三價鉻鈍化液的最佳組成(質量分數)為:三價鉻的化合物3-5份，鈦鋯(鋯硅系)化合物3-5份，二氧氯化鋯(鈦)0-1份，硅烷偶聯劑0-1份，表面潤濕劑0-1份，無機酸1-3份，消泡劑0-0.3份，水85-90份。
[0012]本發明所述的三價鉻化合物可以是硫酸鉻、硝酸鉻、三氟化鉻、三氯化鉻、三氧化二鉻等中的一種或多種；所述的鈦鋯(鋯硅系)化合物可以是氟鋯酸、氟鈦酸、氟硅酸、氟鋯酸銨、氟鋯酸鉀、氟鋯酸鈉、氟鈦酸鉀、氟鈦酸鈉、氟硅酸銨、氟硅酸鈉、氟硅酸鉀等中的一種或者多種；所述的硅烷偶聯劑可以是Y _氨丙基二乙氧基硅烷KH550, Y-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷KH560，Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷KH570，丙烯酸基丙基三甲氧基硅烷KBM-5103，乙烯基三乙氧基硅烷KBE-1003等里面的一種或者多種；所述的表面潤濕劑脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基三甲基氯化銨、十二烷基二甲基芐基溴化銨等中的一種或多種等中的一種或者多種；所述的無機酸可以是硝酸、鹽酸、磷酸、硫酸、氫氟酸、氫溴酸等中的一種或者多種；所述消泡劑可以是礦物油類消泡劑、有機硅系消泡劑、聚醚類消泡劑等中的一種或者多種。
[0013]制備新型納米硅烷型三價鉻鈍化液的方法如下:
一、按比例稱取各種原料；
二、在其2/3需水量中 加入稱取的鈦鋯(鋯硅)化合物，攪拌至溶解；
三、在步驟二制得的溶液中加入三價鉻的化合物，攪拌至溶解；四、在步驟三制得的溶液中加入無機酸，攪拌至溶解；
五、在步驟四制得的溶液中加入二氧氯化鋯(鉿)，攪拌至溶解；
六、在步驟五制得的溶液中加入硅烷偶聯劑，攪拌至溶解；
七、在步驟六制得的溶液中加入表面活性劑，攪拌至溶解；
八、在步驟七制得的溶液中加入消泡劑，攪拌至溶解；
九、在步驟八制得的溶液中加入剩余的水量，攪拌至溶解均勻。
[0014]為了便于熟悉該類硅烷納米三價鉻鈍化液的制備，現結合實施例對本發明進行詳細描述:
實施例1
一種硅烷納米三價鉻鈍化液的制備方法，其步驟如下:
1)稱取硫酸鉻3份，氟鋯酸3份，氟鋯酸鈉1.5份，二氧氯化鋯0.3份，KH550 0.5份，月桂醇聚氧乙烯醚0.3份，硝酸2份，鹽酸1份，有機硅消泡劑0.1份，水88.3份；
2)在50份水中加入3份氟鋯酸攪拌至充分溶解；
3)在步驟2中加入1.5份氟鋯酸鈉攪拌至充分溶解；
4)在步驟3中加入3份硫酸鉻攪拌至充分溶解；
5)在步驟4中加入2份硝酸、1份鹽酸攪拌至溶解；
6)在步驟5中加入0.3份二氧氯化鋯攪拌至充分溶解；
7)在步驟6中加入0.5份KH550攪拌至充分溶解；
8)在步驟7中加入0.3份的月桂醇聚氧乙烯醚攪拌至溶解；
9)在步驟8中加入0.1份的有機硅消泡劑攪拌至溶解
10)在步驟9中加入38.3份水攪拌至混合均勻即可。
[0015]實施例2
一種硅烷納米三價鉻鈍化液的制備方法，其步驟如下:
1)稱取三氟化鉻5份，氟鋯酸4份，氟硅酸銨3份，二氧氯化鋯0.5份，KH560 0.5份，硝酸1份，磷酸0.5份，水85.5份；
2)在50份水中加入4份氟鋯酸攪拌至充分溶解；
3)在步驟2中加入3份氟硅酸銨攪拌至充分溶解；
4)在步驟3中加入5份三氟化鉻攪拌至充分溶解；
5)在步驟4中加入1份硝酸、0.5份磷酸攪拌至溶解；
6)在步驟5中加入0.5份二氧氯化鋯攪拌至充分溶解；
7)在步驟6中加入0.5份KH560攪拌至充分溶解；
8)在步驟7中加入35.5份水攪拌至混合均勻即可。
[0016]實施例3
一種硅烷納米三價鉻鈍化液的制備方法，其步驟如下:
1)稱取硝酸鉻6份，氟硅酸2份，氟硅酸鈉3份，二氧氯化鉿0.3份，KH550 1份，硝酸3份，硫酸1份，聚乙二醇0.5份，水83.2份；
2)在50份水中加入2份氟硅酸攪拌至充分溶解；
3)在步驟2中加入3份氟硅酸鈉攪拌至充分溶解；
4)在步驟3中加入6份硝酸鉻攪拌至充分溶解；5)在步驟4中加入3份硝酸、1份硫酸攪拌至溶解；
6)在步驟5中加入0.3份二氧氯化鋯攪拌至充分溶解；
7)在步驟6中加入1份KH550攪拌至充分溶解；
8)在步驟7中加入0.5份聚乙二醇攪拌至充分溶解 9)在步驟8中加入33.2份水攪拌至混合均勻即可。
【權利要求】
1.一種新型硅烷納米三價鉻鈍化液，其特征在于，包括下述原料復配而成:三價鉻的化合物3-10份，鈦鋯(錯硅)化合物3-8份，二氧氯化鋯(鉿)0-2份，硅烷偶聯劑0-3份，表面潤濕劑0-2份，無機酸1-5份，消泡劑0-0.5份，水70-90份。
2.一種新型硅烷納米三價鉻鈍化液的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 一、按比例稱取各種原料； 二、在其2/3需水量中加入稱取的鈦鋯化合物，攪拌至溶解； 三、在步驟二制得的溶液中加入三價鉻的化合物，攪拌至溶解； 四、在步驟三制得的溶液中加入無機酸，攪拌至溶解； 五、在步驟四制得的溶液中加入二氧氯化鋯(鉿)，攪拌至溶解； 六、在步驟五制得的溶液中加入硅烷偶聯劑，攪拌至溶解； 七、在步驟六制得的 溶液中加入表面活性劑，攪拌至溶解； 八、在步驟七制得的溶液中加入消泡劑，攪拌至溶解； 九、在步驟八制得的溶液中加入剩余的水量，攪拌至溶解均勻。
【文檔編號】C23C22/48GK103898496SQ201210577216
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月27日 優先權日:2012年12月27日
【發明者】景欣欣 申請人:蘇州禾川化工新材料科技有限公司