本發明涉及建筑金屬表面鈍化領域，具體地，涉及一種化學成膜劑的組成及其制備方法。

背景技術：

在需要對鋼板類金屬工件進行涂裝以提高產品的耐蝕性和耐候性的時候，必須對其表面進行各種氧化、鈍化、磷化等，使其生成各種轉化膜，作為涂裝的底層，傳統的工藝中，采用磷化轉化、鉻酸鹽鈍化處理。目前，磷化轉化通常是指用含有鋅、鎳、錳和磷酸鹽的磷化液處理金屬表面，在金屬表面形成具有一定耐蝕作用的不溶性磷酸鹽膜層的過程，這層磷酸鹽膜層可以提高金屬基材與涂料的附著力，提高金屬的耐蝕性，但磷化液中含有鋅、鎳、錳等重金屬元素會對人的身體健康和環境造成嚴重的危害，磷元素會造成環境水體的富營養化，所以磷化液的廢水排放受到嚴格的限制；而對于鉻酸鹽鈍化來說，其優點為：(1)鈍化液穩定，工藝操作簡單；(2)適應范圍廣；(3)鈍化膜色澤鮮艷，耐蝕性和裝飾性能好，但主要缺點是對環境的污染和人體健康的危害都比較嚴重，在實際生產中無法真正實現綠色環保，故隨著人們環保意識的不斷增強，鉻酸鹽的使用受到越來越嚴格的限制。目前，為了滿足市場和環境的要求，開發一種能夠替代傳統磷化液與鉻酸鹽鈍化技術的化成劑具有重要的現實意義，其應該既具有良好的耐腐蝕能力，又具有環保性。

現有專利文獻公開了以下技術：如申請號為201010615789.3的中國專利，公開了一種由氟鋯酸、氟鈦酸、硝酸鎂、硝酸鋁、硝酸鐵、水等組分制得的用于鋼板處理的無磷離子化成劑，其體系為鋯鈦系產品，也能滿足耐蝕性與環保性的要求；又如申請號為201210207189.2的中國專利，公開了一種由氟鋯酸、硝酸、聚乙二醇、純凈水等組分制得的轉化膜處理劑，其處理對象為鎂合金板材，不含磷酸根離子和重金屬鹽，也能滿足耐蝕性與環保性的要求。

技術實現要素：

本發明通過選擇合理的組分組合以及各組分之間的配比，提供了一種包括50％濃度的硝酸、促進劑、氟鋯酸、分析純規格的聚乙二醇、pH調節劑、殺菌劑以及純水的既具有良好的耐腐蝕能力，又具有環保性的化成劑。另外，本發明的另一目的在于提供包括50％濃度的硝酸、氟化氫鉀、氟鋯酸、分析純規格的聚乙二醇、分析純規格的氫氧化鉀、雙氧水以及純水等組分制備化成劑的方法，常溫下即可制備，無需加熱即可達到理想的處理效果，省去了加溫設備，降低了生產成本。

為了實現上述目的，本發明提供一種化成劑，具體組分包括：50％濃度的硝酸、氟化氫鉀、氟鋯酸、分析純規格的聚乙二醇、分析純規格的氫氧化鉀、雙氧水以及純水；以所述化成劑的總重量為基準，所述50％濃度的硝酸的含量為5％～20％，所述氟化氫鉀的含量為0.01％～5％、所述氟鋯酸的含量為0.01％～5％、所述分析純規格的聚乙二醇的含量為1％～20％、所述分析純規格的氫氧化鉀的含量為1％～20％、所述雙氧水的含量為0.01％～5％，所述純水的含量為58％～92％。其中，氟鋯酸是作為成膜劑，它使膜層具有優良的耐腐蝕能力；聚乙二醇增加產品的耐腐蝕性；硝酸提供反應需要的酸值；氟化氫鉀作為促進劑；雙氧水作為殺菌劑；氫氧化鉀作為pH調節劑。

進一步地，所述分析純規格的氫氧化鉀為濃度≥90％的氫氧化鉀，所述分析純規格的聚乙二醇為分子量在5500-7500范圍內的聚乙二醇，即以所述化成劑的總重量為基準：50％濃度的硝酸的含量為5％～20％、氟化氫鉀的含量為0.01％～5％、氟鋯酸的含量為0.01％～5％、分子量在5500-7500范圍內的聚乙二醇的含量為1％～20％、濃度≥90％的氫氧化鉀的含量為1％～20％、雙氧水的含量為0.01％～5％，純水的含量為58％～92％。GB/T2306-2008中規定，分析純規格中KOH含量≥85％(質量分數)。

進一步地，所述化成劑的具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸10％、氟化氫鉀3％、氟鋯酸2％、分析純規格的聚乙二醇5％、分析純規格的氫氧化鉀12％、雙氧水2％以及純水66％。

本發明還提供了一種化成劑的制備方法，按以下步驟進行：

a、將純水加入生產設備中，

b、依次將計算稱量的50％濃度的硝酸、氟化氫鉀、氟鋯酸加入生產設備中，開動攪拌器，攪拌10-20分鐘，

c、加入分析純規格的聚乙二醇，攪拌25-35分鐘，

d、加入分析純規格的氫氧化鉀、雙氧水，補充純水，攪拌15分鐘后制得化成劑；

所述化成劑具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸5％～20％、氟化氫鉀0.01％～5％、氟鋯酸0.01％～5％、分析純規格的聚乙二醇1％～20％、分析純規格的氫氧化鉀1％～20％、雙氧水0.01％～5％以及純水53％～92％。

進一步地，所述步驟b為依次將計算稱量的50％濃度的硝酸、氟化氫鉀、氟鋯酸加入生產設備中，攪拌15分鐘，所述步驟c為加入分析純規格的聚乙二醇，攪拌30分鐘。

綜上，本發明所述的一種化成劑及制備方法，無鉻無磷，為純鋯系，在金屬工件表面所形成的轉化膜膜晶細微、膜層致密、連續完整，膜層具有多孔性、吸附性，膜層的結晶組織穩定，常溫下即可制備，不含鋅、錳、鎳、磷、鉻等有害金屬離子，沉渣少，工藝流程簡單，生產中槽液無需加熱即可達到理想的處理效果，省去了加溫設備，降低了工業生產成本，廢液經簡單處理后即可排放，節約能源并減少燃料廢氣排放。轉化膜生成過程中無需表調，膜層與金屬基體結合力大，處理后的工件具有超強的耐腐蝕能力和優異的涂裝結合力，可共線處理冷軋板、鍍鋅板、鋁等不同板材，且防腐蝕性能與磷化膜和鉻酸鹽轉化膜相當。

本發明通過選擇合理的組分組合以及各組分之間的配比，具有以下有益效果：

1、本發明所述的一種化成劑及制備方法，成膜劑采用氟鋯酸，不含鋅、錳、鎳、磷、鉻等有害金屬離子，環保性強，對人體健康危害小，且沉渣少；

2、本發明所述的一種化成劑的制備方法中，均在常溫下進行加料、攪拌工序，所需組分均為常溫原料，易獲得易保存，生產中槽液無需加熱即可達到理想的處理效果，省去了加溫設備，工藝流程簡單，控制了生產成本，提高了經濟效益；

3、本發明所述的一種化成劑無鉻無磷，其在金屬工件表面所形成的轉化膜膜晶細微、膜層致密、連續完整，膜層具有多孔性、吸附性，膜層的結晶組織穩定，轉化膜生成過程中無需表調，膜層與金屬基體結合力大，處理后的工件具有超強的耐腐蝕能力和優異的涂裝結合力，可共線處理冷軋板、鍍鋅板、鋁等不同板材，且防腐蝕性能與磷化膜和鉻酸鹽轉化膜相當；

4、本發明為純鋯系處理劑，生產工藝更為簡潔，產品的穩定性更好；

5、本發明所涉及的組分與重量比例是一個完整的組合，他們之間是相互關聯、相互制約的，任一組分或重量比例的改變都會影響最終成品的效果，特別是包括以下組分與重量比例的50％濃度的硝酸5％～20％、氟化氫鉀0.01％～5％、氟鋯酸0.01％～5％、分析純規格的的聚乙二醇1％～20％、分析純規格的氫氧化鉀1％～20％、雙氧水0.01％～5％以及純水53％～92％的化成劑，具有環保性強，對人體健康危害小，處理后的工件具有超強的耐腐蝕能力等產品特性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明制備方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

實施例一

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸5％、氟化氫鉀2.5％、氟鋯酸0.01％、分析純規格的聚乙二醇1％、分析純規格的氫氧化鉀18.49％、雙氧水4％以及純水69％。

實施例二

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸5％、氟化氫鉀3.5％、氟鋯酸0.01％、分析純規格的聚乙二醇5％、分析純規格的氫氧化鉀20％、雙氧水4.49％以及純水62％。

實施例三

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸5％、氟化氫鉀0.5％、氟鋯酸0.01％、分析純規格的聚乙二醇20％、分析純規格的氫氧化鉀11％、雙氧水3.1％以及純水60.39％。

實施例四

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸10％、氟化氫鉀3％、氟鋯酸0.01％、分析純規格的聚乙二醇1％、分析純規格的氫氧化鉀18％、雙氧水4.69％以及純水63.3％。

實施例五

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸10％、氟化氫鉀2％、氟鋯酸0.01％、分析純規格的聚乙二醇5％、分析純規格的氫氧化鉀18％、雙氧水2.19％以及純水62.8％。

實施例六

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸10％、氟化氫鉀0.05％、氟鋯酸0.01％、分析純規格的聚乙二醇20％、分析純規格的氫氧化鉀4.99％、雙氧水1.15％以及純水63.8％。

實施例七

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸20％、氟化氫鉀4％、氟鋯酸0.01％、分析純規格的聚乙二醇1％、分析純規格的氫氧化鉀9.19％、雙氧水1.1％以及純水64.7％。

實施例八

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸20％、氟化氫鉀2.7％、氟鋯酸0.01％、分析純規格的聚乙二醇5％、分析純規格的氫氧化鉀3.19％、雙氧水1.1％以及純水68％。

實施例九

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸20％、氟化氫鉀0.01％、氟鋯酸0.01％、分析純規格的聚乙二醇20％、分析純規格的氫氧化鉀1％、雙氧水0.01％以及純水58.97％。

實施例十

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸5％、氟化氫鉀4％、氟鋯酸2％、分析純規格的聚乙二醇1％、分析純規格的氫氧化鉀10％、雙氧水4％以及純水74％。

實施例十一

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸5％、氟化氫鉀4％、氟鋯酸2％、分析純規格的聚乙二醇5％、分析純規格的氫氧化鉀10％、雙氧水4％以及純水70％。

實施例十二

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸5％、氟化氫鉀1％、氟鋯酸2％、分析純規格的聚乙二醇20％、分析純規格的氫氧化鉀10％、雙氧水2％以及純水60％。

實施例十三

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸10％、氟化氫鉀4％、氟鋯酸2％、分析純規格的聚乙二醇1％、分析純規格的氫氧化鉀18％、雙氧水2％以及純水63％。

實施例十四

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸10％、氟化氫鉀4％、氟鋯酸2％、分析純規格的聚乙二醇5％、分析純規格的氫氧化鉀11％、雙氧水3％以及純水65％。

實施例十五

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸10％、氟化氫鉀1.5％、氟鋯酸2％、分析純規格的聚乙二醇20％、分析純規格的氫氧化鉀3％、雙氧水2.5％以及純水61％。

實施例十六

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸20％、氟化氫鉀4.5％、氟鋯酸2％、分析純規格的聚乙二醇1％、分析純規格的氫氧化鉀6％、雙氧水3％以及純水63.5％。

實施例十七

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸20％、氟化氫鉀2％、氟鋯酸2％、分析純規格的聚乙二醇5％、分析純規格的氫氧化鉀4.5％、雙氧水3％以及純水63.5％。

實施例十八

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸20％、氟化氫鉀0.1％、氟鋯酸2％、分析純規格的聚乙二醇20％、分析純規格的氫氧化鉀1％、雙氧水0.02％以及純水56.88％。

實施例十九

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸5％、氟化氫鉀5％、氟鋯酸5％、分析純規格的聚乙二醇1％、分析純規格的氫氧化鉀18％、雙氧水4％以及純水62％。

實施例二十

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸5％、氟化氫鉀3.8％、氟鋯酸5％、分析純規格的聚乙二醇5％、分析純規格的氫氧化鉀16％、雙氧水3.2％以及純水62％。

實施例二十一

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸5％、氟化氫鉀2％、氟鋯酸5％、分析純規格的聚乙二醇20％、分析純規格的氫氧化鉀5％、雙氧水3％以及純水60％。

實施例二十二

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸10％、氟化氫鉀3.5％、氟鋯酸5％、分析純規格的聚乙二醇1％、分析純規格的氫氧化鉀15％、雙氧水3.5％以及純水62％。

實施例二十三

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸10％、氟化氫鉀3.5％、氟鋯酸5％、分析純規格的聚乙二醇5％、分析純規格的氫氧化鉀10％、雙氧水3.5％以及純水63％。

實施例二十四

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸10％、氟化氫鉀1％、氟鋯酸5％、分析純規格的聚乙二醇20％、分析純規格的氫氧化鉀1％、雙氧水1％以及純水62％。

實施例二十五

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸20％、氟化氫鉀4％、氟鋯酸5％、分析純規格的聚乙二醇1％、分析純規格的氫氧化鉀9％、雙氧水1％以及純水60％。

實施例二十六

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸20％、氟化氫鉀4％、氟鋯酸5％、分析純規格的聚乙二醇5％、分析純規格的氫氧化鉀4％、雙氧水2％以及純水60％。

實施例二十七

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸20％、氟化氫鉀0.11％、氟鋯酸5％、分析純規格的聚乙二醇20％、分析純規格的氫氧化鉀1％、雙氧水0.55％以及純水53.34％。

實施例二十八

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸10％、氟化氫鉀3％、氟鋯酸2％、分析純規格的聚乙二醇5％、分析純規格的氫氧化鉀12％、雙氧水2％以及純水66％。

實施例二十九

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸10％、氟化氫鉀3％、氟鋯酸0.5％、分子量在5500-7500范圍內的聚乙二醇14％、濃度≥90％的氫氧化鉀4.5％、雙氧水3％以及純水65％。

實施例三十

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸5％、氟化氫鉀5％、氟鋯酸1％、分子量在5500-7500范圍內的聚乙二醇14％、濃度≥90％的氫氧化鉀8％、雙氧水2％以及純水65％。

實施例三十一

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸5％、氟化氫鉀4.5％、氟鋯酸1.5％、分子量在5500-7500范圍內的聚乙二醇14％、濃度≥90％的氫氧化鉀8％、雙氧水2％以及純水65％。

實施例三十二

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸5％、氟化氫鉀4.5％、氟鋯酸2％、分子量在5500-7500范圍內的聚乙二醇14％、濃度≥90％的氫氧化鉀7.5％、雙氧水2％以及純水65％。

對比例一

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：氟化氫鉀3％、氟鋯酸0.01％、分析純規格的聚乙二醇5％、分析純規格的氫氧化鉀8％、雙氧水3％以及純水80.99％。

對比例二

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸5％、氟化氫鉀3％、氟鋯酸0.01％、分析純規格的氫氧化鉀8％、雙氧水3％以及純水80.99％。

對比例三

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：氟化氫鉀2％、氟鋯酸2％、分析純規格的聚乙二醇1％、分析純規格的氫氧化鉀19％、雙氧水5％以及純水71％。

對比例四

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸5％、氟化氫鉀2％、氟鋯酸2％、分析純規格的氫氧化鉀7％、雙氧水3.01％以及純水80.99％。

對比例五

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：氟化氫鉀3％、氟鋯酸5％、分析純規格的聚乙二醇20％、分析純規格的氫氧化鉀7％、雙氧水2％以及純水63％。

對比例六

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：50％濃度的硝酸10％、氟化氫鉀3％、氟鋯酸5％、分析純規格的氫氧化鉀14％、雙氧水3％以及純水65％。

對比例七

一種化成劑，具體組分與重量比例包括：氟化氫鉀13％、氟鋯酸5％、分析純規格的氫氧化鉀14％、雙氧水3％以及純水65％。

對實施例一至實施例二十八、對比例一至對比例七于SPC板材上成膜，得到以下結果：

實施例一至實施例二十八于SPC板材上成膜，進行鹽霧試驗，板材表面成膜均勻，耐蝕性良好；

對比例一至對比例七于SPC板材上成膜，進行鹽霧試驗，其中對比例一、三、五、七板材表面成膜不均勻，對比例二、四、六板材表面成膜均勻，但耐蝕性差。由此可以得到，當化成劑中同時滿足：氟鋯酸0.01％-5％,硝酸5％-20％，分析純規格的聚乙二醇1-20％時，既能達到成膜均勻的目的，又能滿足耐蝕性的要求，提高下游產品性能，符合現代化工藝生產的標準。

對實施例二十九至實施例三十二于常溫下，pH環境4.0-4.8,時間2.5min，銅管上進行成膜性能試驗，其中實施例二十九生成淡黃色皮膜，實施例三十、三十一生成金黃色皮膜，實施例三十二生成黃紫色皮膜，且實施例二十九生成皮膜較薄，實施例三十二腐蝕銅管。

實施例三十三

計算稱量實施例一至實施例三十一中所述任意一種組分與配比，得到50％濃度的硝酸、氟化氫鉀、氟鋯酸、分析純規格(分子量在5500-7500范圍內)的聚乙二醇、分析純規格(濃度≥90％)的氫氧化鉀、雙氧水以及純水，按以下步驟進行：

a、將計算稱量的純水加入反應釜中，

b、依次將計算稱量的50％濃度的硝酸、氟化氫鉀、氟鋯酸加入反應釜中，開動攪拌器，控制轉速為70轉/分鐘，攪拌15分鐘，

c、加入計算稱量的分析純規格的聚乙二醇至反應釜中，攪拌30分鐘，

d、依次加入計算稱量的分析純規格的氫氧化鉀、雙氧水至反應釜中，補充純水，攪拌15分鐘后制得成品化學成膜劑。

本發明實施例一至二十八、三十、三十一在金屬工件表面生成轉化膜均勻致密，對于噴涂涂裝的涂層干附著性、濕附著性和沸水附著性檢測均達到0級標準，也通過耐沖擊性、抗彎曲性、耐磨性和耐鹽霧腐蝕性的檢測，同時環保性高，對人體、環境危害小。

本發明通過選擇合理的組分組合以及各組分之間的配比，配制的化成劑常溫下即可制備，生產中槽液無需加熱即可達到理想的處理效果，省去了加溫設備，工藝流程簡單，不含鋅、錳、鎳、磷、鉻等有害金屬離子，環保性強，對人體健康危害小，且沉渣少，在金屬工件表面所形成的轉化膜膜晶細微、膜層致密、連續完整，膜層具有多孔性、吸附性，膜層的結晶組織穩定，轉化膜生成過程中無需表調，膜層與金屬基體結合力大，處理后的工件具有超強的耐腐蝕能力和優異的涂裝結合力，可共線處理冷軋板、鍍鋅板、鋁等不同板材。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。