[发明专利]一种金属材料表面转化膜的成膜液及其用途

说明书

本发明公开一种金属材料表面转化膜的成膜液，所述成膜液由如下浓度的组分组成：有机酸11～14g/L、乙二胺四乙酸二钠0.3～0.8g/L、膜层整平剂0.5～2g/L、表面活性剂2～4g/L和有机缓蚀剂1～3g/L，溶剂为去离子水；所述有机酸包括以下组分：植酸、黄腐酸、聚丙烯酸和柠檬酸。本发明的成膜液在处理金属的过程中无酸雾、无有害物质产生，环保无污染，有效地提高了金属材料的耐腐蚀性能及其与涂料的附着力，在金属表面形成的转化膜均匀致密，且抗蚀性强，成膜速率快。本发明的成膜液的稳定性好，常温保存即可，用于浸泡处理金属时无需加热，使用方便。

技术领域

本发明涉及一种转化膜的成膜液，尤其涉及一种金属材料表面转化膜的成膜液及其用途。

背景技术

随着社会的发展，工业化程度的提高，对产品的质量要求也越来越高，金属表面处理作为金属制品防护的有效方法，正在得到广泛的应用。而转化膜是在材料保护技术中金属表面经化学或电化学处理所产生的一层保护膜，该膜能保护金属基体不易被氧化腐蚀，还能增强涂层和金属基体附着力的作用。

传统的转化膜工艺普遍采用铬酸盐钝化处理和磷化处理，其中，铬酸盐钝化是把金属或金属镀层浸入含某些添加剂的铬酸或铬酸盐溶液中，采用化学或电化学的方法使金属表面形成由三价铬和六价铬组成的铬酸盐膜的过程，该膜具有良好的抗蚀性较好，且由于铬酸盐成本低廉，因此铬酸盐钝化在金属表面处理领域得到了广泛应用。但是，六价铬对人体及环境极为有害，含Cr⁶⁺的铬酸盐处理存在严重的污染环境问题，不仅铬酸盐钝化的处理过程中会产生污染，而且转化膜中的六价铬还将导致被处理产品在日后使用及废弃时对环境造成二次污染，因此六价铬化学转化处理技术的使用越来越受到严格限制。而磷化处理是一种利用磷化处理剂与金属进行化学反应而在其表面形成磷酸盐化学转化膜的工艺过程，这种磷酸盐转化膜成为磷化膜。尽管磷化处理得到的磷化膜具有较好的抗腐蚀性，但处理过程耗能高，且会产生含有害重金属的废水，对环境污染较严重。

有鉴于此，本发明的目的是为了开发一种新型环保的金属表面转化膜的成膜液，以解决现有转化膜工艺存在的污染问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种金属材料表面转化膜的成膜液及其用途。所述成膜液在对金属材料进行处理的过程中，无酸雾和有害物质产生，环保无污染，且所述成膜液能使金属材料的表面形成致密的转化膜，该转化膜有效地提高了金属材料的耐腐蚀性能及其与涂料的附着力。

为达到其目的，本发明采用的技术方案为：一种金属材料表面转化膜的成膜液，所述成膜液由如下浓度的组分组成：有机酸11～14g/L、乙二胺四乙酸二钠0.3～0.8g/L、膜层整平剂0.5～2g/L、表面活性剂2～4g/L和有机缓蚀剂1～3g/L，溶剂为去离子水；

所述有机酸包括以下组分：植酸、黄腐酸、聚丙烯酸和柠檬酸。

本发明成膜液的配方中，以植酸、黄腐酸、聚丙烯酸及柠檬酸作为有机酸；其中，植酸容易在金属表面发生配位反应，形成一层转化膜，能有效地阻止腐蚀介质渗入金属表面，从而起到防护作用；而黄腐酸含有羧基和酚羟基等多个结合位点，具有较强的络合、螯合和表面吸附能力，其能与金属表面析出的金属离子发生络合作用，并吸附于转化膜表面，增加转化膜的均匀度，增强转化膜的抗蚀性能；此外，聚丙烯酸具有一定的氧化性，能溶解金属表面的氧化鳞皮，使金属基体表面逐渐露出，从而使金属表面形成的转化膜更加致密、牢固，还利于提高转化膜的生长速度，聚丙烯酸还具有良好的整合能力，进一步提高转化膜的综合性能，同时，柠檬酸在水溶液中存在多级可逆电离平衡，柠檬酸根离子对金属离子(尤其是铁离子)具有较好的络合能力，其生成的金属络合物会吸附在金属表面，从而使转化膜更致密，且厚度增大。发明人通过创造性劳动获得，植酸、黄腐酸、聚丙烯酸及柠檬酸四者的复配会产生协同效应，使金属表面形成的转化膜更均匀致密，成膜速率更快，膜的抗蚀性更高，尤其以本发明的配比进行复配时，转化膜的性能较佳。