[发明专利]一种金属材料防腐处理剂及其应用

说明书

本发明提供了一种金属材料防腐处理剂及其应用。本发明防腐处理剂包括以下成份：金属氟盐，磷酸盐，磷酸，高分子聚合物，表面活性剂，黑磷前驱体，余量为溶剂。本发明中高分子聚合物在金属离子的作用下，会在金属材料表面形成一层膜，能够隔绝外部环境与金属材料的接触。另外，黑磷前驱体具有较强的磷化作用，能够对金属材料表面形成致密的磷化物，从而更进一步保护金属，起到防止腐蚀的作用。本发明工艺简单，便于产业化生产，原料无重金属离子，环保性好，所产生污水易于处理。盐雾测试结果表明，本发明具有优异的防腐性能，能够经受住盐雾测试1000小时以上无明显腐蚀。

技术领域

本发明属于金属材料防腐领域，具体涉及一种金属材料防腐处理剂及其应用方法。

背景技术

金属材料在当前许多领域中都有应用，但在使用过程中，金属材料由于与外部环境接触，其腐蚀现象十分常见，而这种腐蚀对金属材料性能有较大影响。为了减少和防止金属的腐蚀，常用的办法有添加合金元素、镀膜、喷涂非金属涂层等。其中，在金属表面涂有防腐涂层以隔绝外部环境与金属材料的接触最为常见。现有金属表面防腐通常采用含铬酸盐处理剂对金属材料进行化学处理，在表面形成一层致密的化学钝化膜达到防腐目的。一般工艺流程为脱脂-水洗-钝化-水洗-烘干等，工艺较为繁琐，同时易产生含重金属离子的工业废水。在这些防腐处理剂中磷化液是较为常见的一大类，其不仅可以加强金属的防腐，而且可以增进后续有机物包裹的附着力。传统的磷化处理需要高温，高耗能和费时。为了促进磷化效果，常需在磷化液中添加亚硝酸盐、重金属离子和铬酸盐等促进剂。然而，这些助剂的添加将会对环境产生污染，不易于后续污水处理。为了避免环境污染，近年来有许多纳米材料被广泛应用于包裹材料中。比如，在磷化液中添加纳米SiO₂(M.Tamilselvi,et.al.Applied Surface Science2015；332:12-21)、纳米TiO₂(M.Arthanareeswari,etal.Materials Today Proceedings2018；5:9012-9025)以及高比表面的氧化石墨烯(Y.Xie,et al.Corrosion Science 2017；128:1-8)和氮化硼(H.Huang,et al.Surfaceand Coatings Technology 2019；374:935-943)以产生均一的小尺寸磷酸盐颗粒，从而促进金属的防腐。

黑磷(Black Phosphorus，简称BP)是单质磷的一种同素异形体，由于具有稳定的二维层状结构，近年来受到人们的广泛关注。作为二维材料的一员，黑磷中同层内磷原子以共价键相连接，层与层之间通过范德华力相互作用。由于可通过调节黑磷的层数调控其带隙从而实现不同波长光的响应，以及黑磷材料具有较高电子迁移率等优点，因此其在光学，电学，生物，化学领域具有普遍应用。黑磷中磷原子存在孤对电子，能够与过渡金属间发生电子相互作用，与金属发生键合生成金属的磷化物。目前在催化领域已有较多报道，比如BP-Co，BP-Pt体系。鉴于黑磷材料具有较好的磷化能力(M.Wang,et al.MaterialsChemistry and physics2020；250:123056)，本专利将其用于金属材料的防腐处理，同时避免了其他重金属离子的引入带来的环境问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是金属材料的防腐问题，针对此，本发明提供了一种金属材料防腐处理剂及其应用方法。该防腐处理剂的应用方法，工艺简单，便于产业化生产。

本发明中金属材料的防腐处理剂原料为高分子聚合物、磷酸、磷酸盐、黑磷前驱体、表面活性剂、金属氟盐、余量为溶剂。

本发明的金属防腐处理剂的制备方法如下：

(1)先将磷酸和磷酸盐加入溶剂中，搅拌均匀；

(2)将金属氟盐加入步骤(1)中的溶液，搅拌均匀；

(3)将黑磷前驱体加入到溶剂中，搅拌均匀；

(4)将高分子聚合物和表面活性剂依次加入步骤(3)中的溶液，在一定温度下搅拌均匀；