CN107513701A - 一种环保型无氟无铬促漆膜附着磷化溶液及其应用 - Google Patents

一种环保型无氟无铬促漆膜附着磷化溶液及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种环保型无氟无铬促漆膜附着磷化溶液及其应用。磷化溶液不含氟和铬，且包含0～50g/L有机膦酸，其中不包括0，有机膦酸可以是羟基亚乙基二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸中的一种或几种。该磷化溶液的应用可以在溶液温度为30～95℃、处理时间为10～40min、处理方式为将工件浸泡入溶液中或者将溶液喷淋在工件表面上予以进行。本发明磷化溶液的优点在于通过加入有机膦酸，可以在金属表面形成有机膦酸盐膜层，极大地促进后续漆膜在膦酸盐膜层上的附着力；并且可以有效减缓磷化溶液的沉渣量，延长磷化溶液的使用寿命；磷化溶液使用温度区间范围广，环保易回收，综合成本低，可以应用在金属材料表面处理领域。

Description

一种环保型无氟无铬促漆膜附着磷化溶液及其应用
技术领域
本发明涉及一种环保型无氟无铬促漆膜附着磷化溶液及其应用，属于材料表面处理领域。
背景技术
长期以来，人们在使用金属的过程中，就一直伴随着金属材料的腐蚀问题。特别是近年来，城市基础建设、汽车及轨道交通、机械化工行业等呈现跨越式发展，消耗掉大量钢铁、铝、镁等金属材料，如何控制材料的腐蚀问题直接影响了各类工程设施的使用寿命。根据相关统计，腐蚀给人类造成的危害和损失甚至超过了风灾、水灾、火灾和地震等所有自然灾害的总和，我国每年为腐蚀所付出的代价相当于每年经济生产总值的4％～5％。
防护涂层可以有效提高金属材料的耐蚀性，目前已开发出多种金属材料防护涂层制备技术。其中，以磷化处理打底外加电泳等漆膜涂装技术制备的复合涂层具有较好的防护效果，广泛应用于钢铁、铝、镁等金属的防护。
然而，现有磷化处理外加漆膜涂装技术存在有诸多弊端。其一，现有磷化处理溶液为了提高处理效果通常含有氟和铬元素。一方面，含氟铬磷化废液的回收处理需要浪费大量的人力和财力；另一方面，含氟铬磷化废液的排放容易造成水体和土壤污染，对人类和动植物造成严重危害。其二，现有磷化处理溶液在磷化处理过程中容易产生磷化沉渣，造成磷化溶液使用寿命短，磷化成本提高。其三，现有磷化处理溶液主体组分通常为无机盐，所形成的磷化膜为无机磷酸盐，与后续漆膜的结合更多地是依靠物理吸附作用，漆膜附着力不高，工件在后期使用过程中容易发生漆膜鼓泡甚至脱落，从而降低膜层的防护作用。
发明内容
本发明针对现有金属磷化处理外加漆膜涂装技术所存在的不足，提供一种环保型无氟无铬促漆膜附着磷化溶液及其应用，可同时解决环保、成本和漆膜附着力问题。
为此，本发明的目的在于提出一种环保型无氟无铬促漆膜附着磷化溶液及其应用。
所述磷化溶液包含以下成分：0～50g/L有机膦酸，其中不包括0。
优选地，所述磷化溶液组成为：20～60g/L磷酸二氢盐，0～20g/L硝酸盐，0～3g/L柠檬酸钠，0～2g/L六亚甲基四胺，0.01～50g/L有机膦酸，溶剂为去离子水。
优选地，所述有机膦酸为羟基亚乙基二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸中的一种或几种。
优选地，所述磷酸二氢盐为磷酸二氢锰、磷酸二氢锌、磷酸二氢钙中的一种或几种，所述硝酸盐为硝酸锰、硝酸锌、硝酸钙中的一种或几种。
优选地，所述磷化溶液组成为：30～50g/L磷酸二氢锰，5～15g/L硝酸锰，0.5～2g/L柠檬酸钠，0.1～1g/L六亚甲基四胺，5～30g/L乙二胺四亚甲基膦酸，溶剂为去离子水。
优选地，所述磷化溶液组成为：40g/L磷酸二氢锰，10g/L硝酸锰，1g/L柠檬酸钠，0.3g/L六亚甲基四胺，10g/L乙二胺四亚甲基膦酸，溶剂为去离子水。
所述环保型无氟无铬促漆膜附着磷化溶液对工件进行磷化处理的应用包括以下步骤：步骤一、配制所述磷化溶液，调整溶液pH值为2.0～5.0；步骤二、将经过预处理的工件用步骤一中所配制磷化溶液进行磷化处理，其中磷化溶液温度为30～95℃、磷化处理时间为10～40min、磷化处理方式为将工件浸泡入磷化溶液中或者将磷化溶液喷淋在工件表面上；步骤三、将步骤二中经磷化处理的工件取出，用自来水或去离子水清洗3～10min，然后晾干。
优选地，所述工件的材质为镁合金、铝合金、钢中的一种或几种的连接件。
本发明的优点及有益效果在于：
(1)本发明所述磷化溶液不含氟和铬，属于环保型磷化溶液。
(2)本发明所述磷化溶液通过加入有机膦酸，可以在金属表面形成有机膦酸盐膜层，使膦酸盐膜层与后续漆膜间发生化学作用和范德华作用，极大地促进后续漆膜在膦酸盐膜层上的附着力。
(3)本发明所述的磷化溶液通过加入有机膦酸，可以有效减缓磷化溶液的沉渣量，延长磷化溶液的使用寿命。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为ZK60镁合金磷化膜的显微形貌图。
图2为经磷化处理的ZK60镁合金工件喷涂白色氨基烘干磁漆后的漆膜宏观形貌图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例进行详细说明，本实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
磷化溶液组成为：40g/L磷酸二氢锰，10g/L硝酸锰，1g/L柠檬酸钠，0.3g/L六亚甲基四胺，10g/L乙二胺四亚甲基膦酸，溶剂为去离子水。该磷化溶液的应用包括以下步骤：步骤一、配制上述磷化溶液，调整溶液pH值为2.5；步骤二、将经过预处理的ZK60镁合金工件用上述磷化溶液进行磷化处理，其中磷化溶液温度为85摄氏度、磷化处理时间为20分钟、磷化处理方式为将工件浸泡入磷化溶液中；步骤三、将步骤二中经磷化处理的工件取出，用去离子水清洗6分钟，然后晾干。制备出的磷化膜的显微形貌如图1所示，磷化膜致密均匀、无污点残渣。对上述经磷化处理的ZK60镁合金工件喷涂白色氨基烘干磁漆，漆膜宏观形貌如图2所示，漆膜光亮平滑，根据GB/T 9286-1998标准通过划格法附着力测试表明漆膜对磷化膜的附着力为1级。
实施例2
磷化溶液组成为：40g/L磷酸二氢锌，10g/L硝酸锌，1g/L柠檬酸钠，0.3g/L六亚甲基四胺，20g/L羟基亚乙基二膦酸，溶剂为去离子水。该磷化溶液的应用包括以下步骤：步骤一、配制上述磷化溶液，调整溶液pH值为2.5；步骤二、将经过预处理的6061铝合金工件用上述磷化溶液进行磷化处理，其中磷化溶液温度为70摄氏度、磷化处理时间为20分钟、磷化处理方式为将工件浸泡入磷化溶液中；步骤三、将步骤二中经磷化处理的工件取出，用去离子水清洗6分钟，然后晾干。制备出的磷化膜致密均匀、无污点残渣。对上述经磷化处理的6061铝合金工件喷涂白色氨基烘干磁漆，漆膜光亮平滑，根据GB/T 9286-1998标准通过划格法附着力测试表明漆膜对磷化膜的附着力为1级。
实施例3
磷化溶液组成为：50g/L磷酸二氢锌，5g/L硝酸锌，0.5g/L柠檬酸钠，0.2g/L六亚甲基四胺，10g/L氨基三亚甲基膦酸，溶剂为去离子水。该磷化溶液的应用包括以下步骤：步骤一、配制上述磷化溶液，调整溶液pH值为3.0；步骤二、将经过预处理的45号钢工件用上述磷化溶液进行磷化处理，其中磷化溶液温度为40摄氏度、磷化处理时间为15分钟、磷化处理方式为将工件浸泡入磷化溶液中；步骤三、将步骤二中经磷化处理的工件取出，用去离子水清洗6分钟，然后晾干。制备出的磷化膜致密均匀、无污点残渣。对上述经磷化处理的45号钢工件喷涂白色氨基烘干磁漆，漆膜光亮平滑，根据GB/T 9286-1998标准通过划格法附着力测试表明漆膜对磷化膜的附着力为1级。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (9)

1.一种环保型无氟无铬促漆膜附着磷化溶液，其特征在于，所述磷化溶液包含以下成分：0～50g/L有机膦酸，其中不包括0。
2.根据权利要求1所述的一种环保型无氟无铬促漆膜附着磷化溶液，其特征在于，所述磷化溶液组成为：20～60g/L磷酸二氢盐，0～20g/L硝酸盐，0～3g/L柠檬酸钠，0～2g/L六亚甲基四胺，0.01～50g/L有机膦酸，溶剂为去离子水。
3.根据权利要求1和2所述的磷化溶液，其特征在于，所述有机膦酸为羟基亚乙基二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的磷化溶液，其特征在于，所述磷酸二氢盐为磷酸二氢锰、磷酸二氢锌、磷酸二氢钙中的一种或几种，所述硝酸盐为硝酸锰、硝酸锌、硝酸钙中的一种或几种。
5.根据权利要求1～4所述的一种环保型无氟无铬促漆膜附着磷化溶液，其特征在于，所述磷化溶液组成为：30～50g/L磷酸二氢锰，5～15g/L硝酸锰，0.5～2g/L柠檬酸钠，0.1～1g/L六亚甲基四胺，5～30g/L乙二胺四亚甲基膦酸，溶剂为去离子水。
6.根据权利要求5所述的一种环保型无氟无铬促漆膜附着磷化溶液，其特征在于，所述磷化溶液组成为：40g/L磷酸二氢锰，10g/L硝酸锰，1g/L柠檬酸钠，0.3g/L六亚甲基四胺，10g/L乙二胺四亚甲基膦酸，溶剂为去离子水。
7.权利要求1～6任一所述环保型无氟无铬促漆膜附着磷化溶液在对工件磷化处理中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述环保型无氟无铬促漆膜附着磷化溶液对工件进行磷化处理的方法，包括以下步骤：步骤一、配制所述磷化溶液，调整溶液pH值为2.0～5.0；步骤二、将经过预处理的工件用步骤一中所配制磷化溶液进行磷化处理，其中磷化溶液温度为30～95℃、磷化处理时间为10～40min、磷化处理方式为将工件浸泡入磷化溶液中或者将磷化溶液喷淋在工件表面上；步骤三、将步骤二中经磷化处理的工件取出，用自来水或去离子水清洗3～10min，然后晾干。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述工件的材质为镁合金、铝合金、钢中的一种或几种的连接件。
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