[发明专利]一种耐腐蚀中性无铬皮膜剂及其制备方法

说明书

本发明涉及金属表面处理技术，具体地，本发明涉及一种耐腐蚀中性无铬皮膜剂及制备方法，属于化学品技术领域。包括如下重量份数的组份：水溶性树脂2‑10份、小分子溶剂2‑10份，纳米氧化物溶胶10‑30份、成膜助剂0‑5份、硅烷偶联剂1‑10份、pH调节剂0‑5份、水50‑70份。本发明中性无铬皮膜剂方便应用，在常温下直接与铝、镁及其合金板接触，即可生产出高耐蚀、耐酸、耐碱、达到硬度要求的镁铝合金板。使用本发明中性无铬皮膜剂的铝、镁合金表面无变色，可以得到本色的钝化膜；膜层更薄，对金属基材的阻抗小、无腐蚀，不影响其后续的使用性。

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术，具体地，本发明涉及一种耐腐蚀中性无铬皮膜剂及制备方法，属于化学品技术领域。

背景技术

铝合金是指以铝为基的合金总称，主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶等铝合金中已大量应用。

然而，铝合金在潮湿、含工业气体、燃料气体、盐分和尘埃大气等环境中使用时极易发生点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳等，限制其应用范围，缩短铝合金的使用寿命。为满足工业的不同要求和延长其使用寿命，金属表面往往需要进行装饰和保护性处理。对铝及其合金进行表面钝化处理是提高其耐蚀性的有效手段。铬酸盐钝化处理可显著提高铝及其合金的耐蚀性。但含铬钝化工艺毒性大，对环境污染严重，因此研究开发无毒或低毒的钝化工艺势在必行。因此，开发一种无毒、环保、高效无铬钝化剂的需求非常迫切。

目前对无铬钝化的研究主要分两个方向，即无机盐钝化成膜与有机物钝化成膜。

王双红等(材料保护，2011，44(5)：59-61)报道了一种纳米陶瓷处理剂，该纳米陶瓷ZrO₂转化膜增强了基板与环氧树脂漆层和聚氨酷漆层的附着力，满足涂装要求，然而盐雾试验不高。有机物钝化主要是采用水溶性丙烯酸树脂或者硅烷偶联剂构成，如中国专利公开号为CN 1268583，但是膜的耐蚀性差。刘勇平等(材料保护，2011，46(5)：62-63)用硅烷KB-175对热镀锌钢板进行预处理，可以提高了其与环氧树脂涂层的结合力，但是中性盐雾试验结果显示，硅烷膜与磷化膜耐蚀性相差较大，达不到耐蚀性的要求。

综上所述，虽然研究者开发了各种各样的无铬钝化剂，但是耐腐蚀性与原来采用铬酸盐钝化膜耐蚀性相比相差较远。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的上述不足，提供一种既不含铬又能使钝化膜的防腐蚀性能达到或超越铬钝化膜的皮膜剂。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种耐腐蚀中性无铬皮膜剂，包括如下重量份数的组份：水溶性树脂2-10份、小分子溶剂2-10份，纳米氧化物溶胶10-30份、成膜助剂0-5份、硅烷偶联剂1-10份、pH调节剂0-5份、水50-70份。

本发明耐腐蚀中性无铬皮膜剂采用硅烷偶联剂的水解液，其亲水的一端与金属基材结合，亲油一端可以和后面的树脂层结合，以提高膜的结合力。因此，将本发明中性无铬皮膜剂应用到合金中，可在合金表面形成两层膜硅烷偶联剂层以及高分子树脂层。本发明形成的第二层膜是高分子树脂和纳米填充物，本发明选用的高分子水溶性树脂具有优异的成膜性、机械稳定性和粘附性，树脂交联之后形成膜的框架；纳米微粒溶胶中的纳米填充物具有无机物的不燃性、耐摩擦性、耐溶剂性、耐候性、硬度高、耐热性和很强的紫外线屏蔽作用等优点，通过有机硅烷偶联剂处理无机溶胶，减少了改性纳米颗粒的团聚，提高其在水性树脂中的分散性，将水溶性树脂和纳米颗粒紧紧包裹在一起，从而获得具有高硬度、高耐污性能、耐酸耐碱性能和耐盐雾性能优异的纳米复合涂层。