CN104962899B - 一种无磷含氧化石墨烯金属表面前处理液及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无磷含氧化石墨烯金属表面前处理液及使用方法，其组分及重量百分数为：以重量份为100%计，氟硅酸1‑2%，钼酸钠0.2%‑1%，硝酸钠1%‑2%，金属表面氧化剂0.6%‑1.2%，乙二胺四乙酸二钠1%‑2%，酒石酸0.8%‑1.5%，氧化石墨烯0.1‑0.3%，余量为水。本产品稳定的，性能优异，适用面广，氧化石墨烯的加入可以有效地提高转化膜的漆膜附着力。

Description

一种无磷含氧化石墨烯金属表面前处理液及使用方法

技术领域

本发明公开了一种添加了氧化石墨烯的无磷环境友好型金属表面处理液，属于金属表面前处理领域。

背景技术

当今，钢铁等金属材料广泛应用于防盗门、机械加工、汽车、船业等关系到国计民生的行业中，而金属前处理是金属加工过程中不可或缺的一道工序。目前，金属表面前处理行业中广泛使用的磷化液中含有大量的重金属，并且在使用过程中会产生大量的磷化废渣，造成严重的环境问题，因此磷化液的使用已经受到越来越严格的限制。随着社会对环境保护的关注，金属前处理行业对于无磷金属表面处理液的需求会越来越大，开发性能优异的无磷前处理产品及工艺已成为行业发展的必然趋势。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种稳定的，性能优异的，适用面广的环保型金属表面预处理产品。改性氧化石墨烯的加入可以有效地提高转化膜的漆膜附着力。本产品使用方法简单，在使用过程中无沉渣产生，经济、环保。

本发明是通过以下技术方案实现的，一种无磷含氧化石墨烯金属表面前处理液，其组分及重量百分数为：以重量份为100%计，氟硅酸1-2%，钼酸钠 0.2%-1%，硝酸钠 1%-2%，金属表面氧化剂 0.6%-1.2%，乙二胺四乙酸二钠 1%-2%，酒石酸 0.8%-1.5%，氧化石墨烯0.1-0.3%，余量为水。

优选的组分及重量百分数为：以重量份为100%计，氟硅酸1-2%，钼酸钠 0.5%-0.8%，硝酸钠 1.2%-1.6%，金属表面氧化剂 1%-1.2%，乙二胺四乙酸二钠 1.7%-2%，酒石酸0.8%-1%，氧化石墨烯0.1-0.3%，余量为水。

优选的金属表面氧化剂为氯酸钠、间硝基苯磺酸钠、双氧水或硫酸羟胺。

作为本发明的优选方式之一，按重量份为100%计，包括以下组分：氟硅酸1%，钼酸钠 0.5%，硝酸钠 1%，氯酸钠 1.0%，乙二胺四乙酸二钠 1%，酒石酸 0.8%，氧化石墨烯0.1%，余量为水。

作为本发明的优选方式之一，按重量份为100%计，包括以下组分：氟硅酸1.5%，钼酸钠 0.2%，硝酸钠 1.2%，间硝基苯磺酸钠 1.2%，乙二胺四乙酸二钠 1.3%，酒石酸 1.0%，氧化石墨烯0.2%，余量为水。

作为本发明的优选方式之一，按重量份为100%计，包括以下组分：氟硅酸2%，钼酸钠 0.8%，硝酸钠 1.6%，氯酸钠0.6%，乙二胺四乙酸二钠 1.7%，酒石酸 1.5%，氧化石墨烯0.2%，余量为水。

作为本发明的优选方式之一，按重量份为100%计，包括以下组分：氟硅酸1.5%，钼酸钠 0.5%，硝酸钠 1.6%，硫酸羟胺1%，乙二胺四乙酸二钠 2%，酒石酸 1.5%，氧化石墨烯0.2%，余量为水。

作为本发明的优选方式之一，按重量份为100%计，包括以下组分：氟硅酸2%，钼酸钠1%，硝酸钠 2%，双氧水1.2%，乙二胺四乙酸二钠 2%，酒石酸 1.5%，氧化石墨烯0.3%，余量为水。

本发明所述的一种高耐蚀性环保通用型金属表面前处理液的使用方法，步骤如下：对待处理的金属表面进行除油、水洗、酸洗、二次水洗处理后，在常温下浸泡于所述金属表面前处理液中，将浸泡后的金属水洗后自然晾干或烘干，即完成金属表面处理。

本发明相较于现有技术具有以下优点：（1）本产品中不含磷，可以很好的解决目前广泛使用的磷化液造成的富磷污染的问题；（2）本产品中无镍、铬等造成严重环境污染的重金属，可以有效的缓解金属前处理行业中的重金属污染；（3）本产品中不含亚硝酸盐，可以有效的减少磷化液在使用过程中对现场操作人员的健康危害；（4）本产品在使用过程中无沉渣的产生，大大降低了客户的在使用过程中的环保成本。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例中所述的原料均为常规原料，市购产品。

本发明的无磷含氧化石墨烯金属表面前处理液，其组分及重量份，按重量份为100%计，氟硅酸1-2%，钼酸钠 0.2%-1%，硝酸钠 1%-2%，金属表面氧化剂 0.6%-1.2%，乙二胺四乙酸二钠 1%-2%，酒石酸 0.8%-1.5%，氧化石墨烯0.1-0.3%，余量为水。

进一步优选的组分及重量百分数为：以重量份为100%计，氟硅酸1-2%，钼酸钠0.5%-0.8%，硝酸钠 1.2%-1.6%，金属表面氧化剂 1%-1.2%，乙二胺四乙酸二钠 1.7%-2%，酒石酸 0.8%-1%，氧化石墨烯0.1-0.3%，余量为水。

所述金属表面氧化剂为氯酸钠、间硝基苯磺酸钠、双氧水或硫酸羟胺。

本发明配制的金属表面前处理液为无色透明液体，pH为1.8到4之间。冷轧板经过除油、水洗之后即可用本发明的产品进行处理（浸泡或喷淋），时间为2-5分钟。经本发明所公开的处理液处理的冷轧板表面呈现均匀的黄色到蓝色薄膜。已经大量生锈的冷轧板需要进行酸洗除锈工序。除锈之后的工件经本品处理（浸泡或喷淋）2-5分钟，表面生成深蓝色至灰黑色的均匀膜层。

本发明公开的处理液在使用过程中主要通过控制pH值来调节成膜质量。新配制的处理液的pH值在1.8左右，随着处理工件的数量的增多，pH会逐步上升，当pH值升高到4以上时，会出现成膜不均匀的现象。在使用过程中应控制pH值在1.8到4之间。

本发明中各组分相互促进，协同作用。氟硅酸的加入使本产品的酸性为中强酸，当钢铁材料浸入到成膜液体中时首先会发生金属的析氢腐蚀，导致氟硅酸的电离平衡向右移动，水解产生的二氧化硅可以有效的沉积在钢铁表面。硝酸钠作为氧化剂可以有效的促进析氢反应的发生，加快二氧化硅的沉积速度，增加二氧化硅膜的厚度。而钼酸钠和金属表面氧化剂的加入可以在二氧化硅沉积的同时是钢铁表面产生一定程度的钝化效果，提高二氧化硅膜的耐腐蚀性能。同时可以有效的提高氧化石墨烯的吸附作用，增强转化膜的漆膜附着力性能。乙二胺四乙酸二钠，酒石酸等络合剂的加入可以起到稳定槽液，延长使用寿命的作用。产品中的各组分在所规定的浓度范围内可以相互促进，共同发挥作用，形成效果优良的化学转化膜。

实施例1

一种添加了氧化石墨烯的无磷的环境友好型金属表面处理液，原料质量百分比如下：

氟硅酸1%，钼酸钠 0.5%，硝酸钠 1%，氯酸钠1.0%，乙二胺四乙酸二钠 1%，酒石酸0.8%，氧化石墨烯0.1%，余量为水。

将本实施例的处理液配制好（pH=1.8）后对冷轧板表面进行处理，步骤如下：

（1）对冷轧板表面进行除油，水洗、酸洗、二次水洗；

（2）常温下将步骤（1）处理后的冷轧板置于处理液中浸泡处理5分钟；

（3）将步骤（2）处理后的冷轧板水洗后烘干，即完成表面处理。

实施例2

一种添加了氧化石墨烯的无磷的环境友好型金属表面处理液，原料质量百分比如下：

氟硅酸1.5%，钼酸钠 0.2%，硝酸钠 1.2%，间硝基苯磺酸钠1.2%，乙二胺四乙酸二钠 1.3%，酒石酸 1.0%，氧化石墨烯0.2%，余量为水。

将本实施例的处理液配制好（pH=1.8）之后对冷轧板表面进行处理，步骤如下：

（1）对冷轧板表面进行除油，水洗、酸洗、二次水洗；

（2）常温下将步骤（1）处理后的冷轧板置于处理液中浸泡处理4分钟；

（3）将步骤（2）处理后的冷轧板水洗后烘干，即完成表面处理。

实施例3

一种添加了氧化石墨烯的、无磷的环境友好型金属表面处理液，原料质量百分比如下：

氟硅酸2%，钼酸钠 0.8%，硝酸钠 1.6%，氯酸钠0.6%，乙二胺四乙酸二钠 1.7%，酒石酸 1.5%，氧化石墨烯0.2%，余量为水。

将本实施例的处理液配制好（pH=1.8）之后对冷轧板表面进行处理，步骤如下：

（1）对冷轧板表面进行除油，水洗、酸洗、二次水洗；

（2）常温下将步骤（1）处理后的冷轧板置于处理液中喷淋处理3分钟；

（3）将步骤（2）处理后的冷轧板水洗后烘干，即完成表面处理。

实施例4

一种添加了氧化石墨烯的无磷的环境友好型金属表面处理液，原料质量百分比如下：

氟硅酸2%，钼酸钠1%，硝酸钠 2%，硫酸羟胺1.2%，乙二胺四乙酸二钠 2%，酒石酸1.5%，氧化石墨烯0.3%，余量为水。

将本实施例的处理液配制好（pH=1.8）后对冷轧板表面进行处理，步骤如下：

（1）对冷轧板表面进行除油，水洗、酸洗、二次水洗；

（2）常温下将步骤（1）处理后的冷轧板置于处理液中喷淋处理2分钟；

（3）将步骤（2）处理后的冷轧板水洗后烘干，即完成表面处理。

实施例5

一种添加了氧化石墨烯的无磷的环境友好型金属表面处理液，原料质量百分比如下：

氟硅酸1.5%，钼酸钠 0.5%，硝酸钠 1.6%，双氧水1%，乙二胺四乙酸二钠 2%，酒石酸 1.5%，氧化石墨烯0.2%，余量为水。

将本实施例的处理液配制好（pH=1.8）后对冷轧板表面进行处理，步骤如下：

（1）对冷轧板表面进行除油，水洗、酸洗、二次水洗；

（2）常温下将步骤（1）处理后的冷轧板置于处理液中喷淋处理4分钟；

（3）将步骤（2）处理后的冷轧板水洗后烘干，即完成表面处理。

结果分析

对实施例1-5中的表面处理后的冷轧板进行性能检测，测试项目及结果如下：

（a）外观：冷轧板经处理之后，表面均生成一层淡蓝色的、均匀的化学转化膜。

（b）硫酸铜点滴实验：

硫酸铜溶液按照国家标准进行配制：

CuSO₄·5H₂O：41 g/L；

NaCl：35g/L；

0.1 mol/L HCl：13 mL/L

经本发明处理液处理后的冷轧板的硫酸铜滴定时间：

实施例1：30秒

实施例2：28秒

实施例3：35秒

实施例4：30秒

实施例5：32秒

（c）3.5 wt%盐水浸泡实验：

经本处理液处理的冷轧板在3.5 wt%的盐水浸泡实验：

实施例1：90分钟内未出现大量锈点

实施例2：85分钟内未出现大量锈点

实施例3：95分钟内未出现大量锈点

实施例4：90分钟内未出现大量锈点

实施例5：90分钟内未出现大量锈点

都可达到国家标准。

（d）漆膜附着力实验：

对实施例1-5中处理的冷轧板经静电喷粉处理后进行漆膜附着力实验。

（e）划格实验：使用百格器将实施例1-5处理后的冷轧板进行百格试验，使用胶带粘之后，可达到1级以上。

（f）抗冲击力实验：经实施例1-5处理后的冷轧板用49 N/cm²的力进行冲击力试验后，背面均无放射性裂纹出现。

Claims (8)

1.一种无磷含氧化石墨烯金属表面前处理液，其特征在于，其组分及重量百分数为：氟硅酸1-2%，钼酸钠 0.2%-1%，硝酸钠 1%-2%，金属表面氧化剂 0.6%-1.2%，乙二胺四乙酸二钠 1%-2%，酒石酸 0.8%-1.5%，氧化石墨烯0.1-0.3%，余量为水；

所述金属表面氧化剂为氯酸钠、间硝基苯磺酸钠、双氧水或硫酸羟胺。

2.根据权利要求1所述的一种无磷含氧化石墨烯金属表面前处理液，其特征在于，其组分及重量百分数为：氟硅酸1-2%，钼酸钠 0.5%-0.8%，硝酸钠 1.2%-1.6%，金属表面氧化剂1%-1.2%，乙二胺四乙酸二钠 1.7%-2%，酒石酸 0.8%-1%，氧化石墨烯0.1-0.3%，余量为水。

3.根据权利要求1所述的一种无磷含氧化石墨烯金属表面前处理液，其特征在于，其组分及重量百分数为：氟硅酸1%，钼酸钠 0.5%，硝酸钠 1%，氯酸钠 1.0%，乙二胺四乙酸二钠1%，酒石酸 0.8%，氧化石墨烯0.1%，余量为水。

4.根据权利要求1所述的一种无磷含氧化石墨烯金属表面前处理液，其特征在于，其组分及重量百分数为：氟硅酸1.5%，钼酸钠 0.2%，硝酸钠 1.2%，间硝基苯磺酸钠1.2%，乙二胺四乙酸二钠 1.3%，酒石酸 1.0%，氧化石墨烯0.2%，余量为水。

5.根据权利要求1所述的一种无磷含氧化石墨烯金属表面前处理液，其特征在于，其组分及重量百分数为：氟硅酸2%，钼酸钠 0.8%，硝酸钠 1.6%，氯酸钠0.6%，乙二胺四乙酸二钠1.7%，酒石酸 1.5%，氧化石墨烯0.2%，余量为水。

6.根据权利要求1所述的一种无磷含氧化石墨烯金属表面前处理液，其特征在于，其组分及重量百分数为：氟硅酸1.5%，钼酸钠 0.5%，硝酸钠 1.6%，硫酸羟胺1%，乙二胺四乙酸二钠 2%，酒石酸 1.5%，氧化石墨烯0.2%，余量为水。

7.根据权利要求1所述的一种无磷含氧化石墨烯金属表面前处理液，其特征在于，其组分及重量百分数为：氟硅酸2%，钼酸钠1%，硝酸钠 2%，双氧水1.2%，乙二胺四乙酸二钠 2%，酒石酸 1.5%，氧化石墨烯0.3%，余量为水。

8.根据权利要求1所述的一种高耐蚀性环保通用型金属表面前处理液的使用方法，步骤如下：对待处理的金属表面进行除油、水洗、酸洗、二次水洗处理后，在常温下浸泡于所述金属表面前处理液中，将浸泡后的金属水洗后自然晾干或烘干，即完成金属表面处理。