[发明专利]一种纳米陶化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明本发明涉及金属表面处理剂领域，确切地说是一种无磷金属表面处理剂、制备方法及其应用。

背景技术

随着环保要求的日趋重要，传统的磷化工艺含磷、镍及沉渣处理问题，已逐渐无法符合现代环保的需求，新一代无磷环保转化工艺能在金属表面形成纳米级薄膜，具有增强涂装附着力和耐腐蚀功能，可处理钢铁、锌、铝及其合金材料是替代传统磷化处理工艺的优良选择。目前无磷转化膜产品，已在汽车、家电等工业里实际进行应用，无磷转化膜的产品已逐渐成为未来整各涂装前金属表面处理相关产业发展的重点，为替代传统磷化技术带来新的一波发展高潮。

中国专利CN 102586769A公开了一种无磷金属表面处理剂及其使用方法，是由下述重量份的组分组成：浓度为28%的纳米二氧化锆分散液5～20 份，氢氟酸6～30份，丙二醇3～15 份，八乙烯基笼形倍半硅氧烷6～20 份，醋酸3～20 份，稀土铈盐0.03～0.5份，氢氧化钠1～5 份，去离子水50～76 份，所述的一种无磷金属表面处理剂，对金属进行处理后能够在金属表面形成纳米硅烷无磷转化复合膜。但该专利存在如下缺点：稀土铈盐含重金属元素，因而该配方不符合国家环保政策，不能在未来市场竞争中取得一席之地。

中国专利CN 102747355A公开了一种金属表面陶化剂及其使用方法，金属表面陶化剂含有锆钛盐2.0～38.0％，硅烷0.1～8.0％，缓冲剂0.5～18.0％，成膜助剂0.01～5.00％，防锈剂0.1～6.1％，络合剂0.2～7.0％，表观为清澈透明液体，且无悬浮物；PH 值为1 ～ 2 ；比重为1.05±0.02g/cm³。其有益技术效果是在常温状态下在金属表面生成一种内嵌性杂合难溶纳米级陶瓷转化膜，具有及其优良的抗冲击力，能提高涂料的附着力，增强金属表面的耐腐蚀性。但该专利存在如下缺点：在此配方中没有加入稳定剂，会造成产品使用过程中质量经常出现不稳定，甚至出现各项技术指标在范围内时，也不能在金属表面形成陶瓷膜层。

发明内容

本发明的目的之一在于克服现有技术的不足，提供一种纳米陶化剂，本纳米陶化剂无磷前处理工艺，所产生的废水不含有铬、镍及其他有毒重金属、无亚硝酸盐、无磷酸盐和挥发性有机成份，减轻废水处理和环境负担。

本发明的目的之二在于提供上述纳米陶化剂的制备方法。

本发明的目的之三在于提供上述纳米陶化剂的使用方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种纳米陶化剂，以质量百分比计，由以下原料制成：

氟锆酸1-6%，氯氧化锆3-7%，氟锆酸铵0.1-0.6%，柠檬酸0.8-2%，硝酸钠0.5-1%，余量为水。

其中所述的氟锆酸优选4-5%；所述的氯氧化锆优选4-6%，所述的氟锆酸铵优选0.3-0.6%。

本发明优选的技术方案为：一种纳米陶化剂，以质量百分比计，由以下原料制成：

氟锆酸5%，氯氧化锆6%，氟锆酸铵0.6%，柠檬酸1.5%，硝酸钠0.8%，水86.1%。

本发明纳米陶化剂的制备方法，依次包括如下步骤：

（1）反应釜中加入水；

（2）在反应釜中加入氟锆酸，然后进行搅拌；

（3）在反应釜中加入氯氧化锆，然后进行搅拌，直至完全溶解；

（4）往反应釜中加入氟锆酸铵，搅拌均匀并使溶液澄清；

（5）往反应釜中加入柠檬酸，搅拌均匀并使溶液澄清；

（6）往反应釜中加入硝酸钠，待搅拌均匀并使溶液澄清。

其中步骤(2)的搅拌时间为0.5 -1.5小时；步骤(3)的搅拌时间为1-3小时；步骤(4)的搅拌时间为0.5 -1.5小时；步骤(5)的搅拌时间为0.5 -1.5小时；步骤(6)的搅拌时间为20- 40分钟。

本发明所述的纳米陶化剂的使用方法，其特征在于通过以下步骤对金属进行处理：

（1）脱脂；

（2）两次水洗；

（3）纳米陶化剂处理转化，工作温度为常温，处理方式为喷淋或者浸泡，处理时间为3-5 分钟；

（4）两次水洗；

（5）干燥。

其中步骤（2）和步骤（4）中两次水洗的第二次水洗均优选纯水进行洗涤；

步骤（3）中纳米陶化剂的配置方法为：30公斤纳米陶化剂，再加970公斤水配制而成，搅拌均匀即可。

步骤（3）中采用喷淋或者浸泡工艺时工艺条件分别见表1。采用本发明的纳米陶化剂处理金属，可以在其表面形成纳米无磷转化复合膜。