專利名稱：一種鐵銹轉(zhuǎn)化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬化學(xué)中防銹保護(hù)領(lǐng)域。更適用于各種碳鋼、低合金鋼制品中的輪船、貯罐、鐵塔、橋梁等建筑用金屬構(gòu)件。
目前，國內(nèi)外已開發(fā)研制出多種類型的“帶銹涂料”，這類涂料可以直接涂覆在生銹的鋼鐵表面，通過對銹層的滲透、轉(zhuǎn)化或穩(wěn)定，起到保護(hù)作用，從而省去除銹工作，實現(xiàn)了除銹與涂漆的統(tǒng)一。但是這類產(chǎn)品有許多不足如(1)這類涂料對實際應(yīng)用條件要求苛刻，如銹層厚度、均勻性等對其性能影響極大；(2)這類涂料中樹脂成膜物及有機(jī)溶劑的存在，影響了涂料中對銹產(chǎn)生作用物質(zhì)的功能發(fā)揮，對銹的作用不完全徹底，因而達(dá)不到預(yù)期的效果。在現(xiàn)有技術(shù)中，有采用水制處理液進(jìn)行防銹處理。這類處理液目前基本上有兩種類型，即丹寧酸型(如澳大利亞的EXIT RUST)和磷酸型(如美國的KO-99)，前者只能用在銹層十分均勻的理想條件下，后者則容易出現(xiàn)泛白、粉化等現(xiàn)象。澳大利亞的克萊斯默公司提供了一種鐵銹轉(zhuǎn)化劑(磷酸型)(中國專利公開號CN1049871A)，它由兩相組成，使用不方便，且用去離子水配制，成本高。
本發(fā)明的目的是提出一種成份設(shè)計合理，適用范圍寬，綜合性能好，經(jīng)濟(jì)的鐵銹轉(zhuǎn)化劑。
通過對鋼材表面的帶銹處理結(jié)果發(fā)現(xiàn)帶銹涂料中有機(jī)溶劑(稀釋劑)和樹脂類成膜物的存在，對涂料中與銹作用的物質(zhì)正常功能發(fā)揮有很大的影響，對銹的作用往往只局限在表層滲透性能較差，不能完全、徹底地使銹層得到處理，因而也就達(dá)不到預(yù)期的效果，這是目前市場上帶銹涂料普遍存在的一個問題。從對銹的作用來看，帶銹涂料有滲透型、轉(zhuǎn)化型、穩(wěn)定型，這類涂料所用轉(zhuǎn)化劑主要有兩種，即丹寧酸和磷酸。通過試驗，我們發(fā)現(xiàn)丹寧酸確實可與鐵銹作用，生成黑色產(chǎn)物，但是存在如下問題(1)該產(chǎn)物有一部分是水溶性的，所以一但表面有水份存在，必然降低表面電解液的電阻，這對鋼鐵的防腐蝕是不利的。
(2)黑色轉(zhuǎn)化層的性質(zhì)與使用丹寧酸的批號有關(guān)，可能雖然不同批的產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)有所差異所致。這也給試驗工作和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定帶來困難。
(3)丹寧酸只能與鐵銹發(fā)生反應(yīng)，對金屬鐵本身不產(chǎn)生作用。
由于上述原因，本發(fā)明鐵銹轉(zhuǎn)化劑則是以磷酸為主的處理液，根據(jù)本發(fā)明目的所提出的鐵銹轉(zhuǎn)化劑，其特征在于該轉(zhuǎn)化劑是一種以磷酸為主，以水為溶劑，并含有有機(jī)酸、催化劑、防銹劑、緩蝕劑、活性劑、滲透劑和合金粉所組成的處理液，其具體化學(xué)成份為(重量％)磷酸(H3PO4，85％)為35-50％，有機(jī)酸為8-10％，自來水為35-45％，催化劑為1.0-2.0％，防銹劑為0.2-0.8％，緩蝕劑為0.05-0.5％，活性劑為0.01-1.0％，滲透劑為0.05-2.0％，合金粉為4-9％。本發(fā)明鐵銹轉(zhuǎn)化劑的其他特征還有在成份中，催化劑應(yīng)該是MnCO3、ZnCO3、ZnO中的任意一種或兩種和兩種以上之和所組成。緩蝕劑應(yīng)該是苯甲酸鈉、酒石酸和檸檬酸中的任意一種或兩種和兩種以上之和所組成。防銹劑應(yīng)該是MoO3和KNO2中的任意一種。滲透劑應(yīng)該是丙三醇、山梨糖醇和聚乙二醇中的任意一種或兩種和兩種以上之和所組成?；钚詣?yīng)該是十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、石油磺酸鈉、十二烷醇硫酸鈉、十二烷基醇磷酸酯和烷基聚氧乙烯磷酸脂中的任意一種或兩種和兩種以上之和所組成。有機(jī)酸應(yīng)該是甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸中的任意一種酸。但尤其以乙酸為最好。下面對本發(fā)明鐵銹轉(zhuǎn)化劑成份中各化學(xué)組份的作用詳細(xì)敘述。
在本發(fā)明中，磷酸不僅可與鋼材表面銹層發(fā)生反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的保護(hù)膜層，而且可對未生銹部分產(chǎn)生磷化作用，同樣生成保護(hù)膜層，從而保證了保護(hù)膜層的連續(xù)性和整體性。
在本發(fā)明中，催化劑主要是MnCO3、ZnCO3、ZnO中的任一種或兩種以上之和。催化劑的存在可以與鐵銹中的硫酸鹽反應(yīng)，有利于生成一種磷酸鹽固定下來。
在本發(fā)明中，合金粉是鐵粉或機(jī)加工中的鐵屑，合金粉可以協(xié)助將鐵銹轉(zhuǎn)化成磁鐵礦。X-射線衍射試驗也表明，轉(zhuǎn)化后的膜層中含多種晶形的鐵、錳、鋅等的磷酸鹽。
在本發(fā)明中，有機(jī)酸可以是甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸有機(jī)酸中的任意一種，但尤以乙酸最好。
在本發(fā)明中，緩蝕劑主要是苯甲酸鈉、酒石酸和檸檬酸中的任一種或兩種以上之和。防銹劑主要是MoO3和KNO2中的任一種。緩蝕劑和防銹劑可使鋼材未銹部分的表面鈍化，同時也能封閉磷酸鹽膜層的缺陷，并促進(jìn)磷化膜層的沉積，從而提高了防護(hù)膜層的耐蝕性能，進(jìn)一步增強防銹效果。
在本發(fā)明中，滲透劑主要是丙三醇、山梨糖醇和聚乙二醇中的任一種或兩種和兩種以上之和。滲透劑的作用在于使處理液對銹層的作用更完全、更徹底。
在本發(fā)明中，活化劑為十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、石油磺酸鈉、十二烷醇硫酸鈉、十二烷基醇磷酸酯、烷基聚氧乙烯磷酸脂中的任一種或兩種和兩種以上之和?；钚詣┑拇嬖诳梢愿纳铺幚硪号c鋼表面的親潤性，并能處理表面上的少量油污，給實際操作帶來方便。
本發(fā)明鐵銹轉(zhuǎn)化劑的生產(chǎn)方法與現(xiàn)有技術(shù)相似，首先將各化學(xué)組份按設(shè)定量取出后，按生產(chǎn)程序放至混合溶器中進(jìn)行加熱混勻后，即可使用。也可灌入瓶中封閉長期貯存。
本發(fā)明鐵銹轉(zhuǎn)化劑與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有以下特點1、具有多種功能使常溫磷化劑、鈍化劑、鐵銹轉(zhuǎn)化劑融為一體。
2、以工業(yè)用水為基，干燥過程不揮發(fā)有機(jī)物，不污染環(huán)境，同時又降低了成本。
3、操作安全可靠，對鋼基不產(chǎn)生氫脆，不燃不爆且性能穩(wěn)定，貯存期長。
4、實用性強，綜合性能好，對均勻和不均勻的銹蝕狀況均可適用，勞動強度低、工效高。涂后形成的膜層耐蝕性能優(yōu)良，可作為一層底漆使用。且該膜層與環(huán)氧、醇酸、酚醛等大多數(shù)漆類具有良好的相容配套性。
實施例根據(jù)本發(fā)明鐵銹轉(zhuǎn)化劑的成份范圍，我們共配制了六種不同組份含量的本發(fā)明轉(zhuǎn)化劑，見表1。為了對比我們還參照國標(biāo)GB/T12612-90，進(jìn)行了浸漬試驗和CuSO4點滴試驗。為進(jìn)一步檢驗成膜的耐蝕性能，還進(jìn)行了室內(nèi)加速腐蝕試驗和掛片曝曬試驗。試驗所用鋼板為普通冷軋鋼板，試驗結(jié)果見下表。表1為本發(fā)明實施例的成份含量表。表2為浸漬試驗對比表，表3為CuSO4點滴試驗的對比表，表4為鹽霧試驗的對比表。下面為對比試驗結(jié)果。
試驗1為浸漬試驗，見表2，在表2中底漆均為紅丹底漆，面漆為醇酸二氧化鈦漆。
試驗2為CuSO4對比試驗，見表3，參照國標(biāo)GB6807-86進(jìn)行，將配好的CuSO4溶液滴在不同部位，觀察并記下鋼鐵表面出現(xiàn)金屬銅顏色的時間。由表3可見，經(jīng)處理后的表面耐蝕性大大提高，而且性能優(yōu)于國外同類產(chǎn)品EXITRUST和K0-99。
試驗3鹽霧試驗按ASTMB117進(jìn)行。在35℃，PH＝7的條件下，以5％NaCl連續(xù)噴霧一定時間，觀察試片上膜層的變化情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所有試片經(jīng)過150小時鹽霧，膜本身結(jié)合完好，無起皮、松動、脫落情況。試驗還發(fā)現(xiàn)，對不同銹蝕狀況的試片處理得到的膜層，耐蝕性能也不同。均勻的銹層轉(zhuǎn)化膜耐蝕性好，同樣條件下，較厚的銹層得到的轉(zhuǎn)化膜耐蝕性能也強。若銹層過厚(＞100μm)，則經(jīng)過一定時間的鹽霧試驗后，轉(zhuǎn)化膜層出現(xiàn)松動起皮現(xiàn)象。
試驗4，溫?zé)嵩囼灠碅STM D1735進(jìn)行，在相對溫度PH＞95％，T＝49℃的條件下，將實施例中處理后的試片置入，觀察膜層的銹蝕和變化情況。試驗發(fā)現(xiàn)，不同銹蝕狀況的試片處理后膜層，經(jīng)過100小時的濕熱試驗，表面生銹點面積均小于10％，且膜層無松動起皮現(xiàn)象。
試驗5耐溫試驗在溫度150℃的條件下，將實施例中處理后的試片置入，觀察膜層的銹蝕和變化情況。試驗發(fā)現(xiàn)，不同銹蝕狀況的試片處理后的膜層，經(jīng)過恒溫90分鐘，膜層無松動起皮現(xiàn)象。說明本發(fā)明鐵銹轉(zhuǎn)化劑適用于烤漆場合。
試驗6掛片曝曬試驗將實施例中各試片分別處理后放置于室內(nèi)和室外曝曬，結(jié)果表明，室外2-3個月，室內(nèi)1年以上，試片表面不返銹。
試驗7漆膜配套性試驗用各種涂料，分別涂在本發(fā)明實施例經(jīng)分別處理后的鋼板試片上，通過鹽霧試驗和附著力試驗檢驗與漆膜的配套性。結(jié)果表明，本發(fā)明對醇酸、酚醛、環(huán)氧、瀝青、聚氨脂、橡膠等大多數(shù)漆均可配套使用。
表1本發(fā)明實施例的成份含量表(重量％)
表2鐵銹已轉(zhuǎn)化或鐵銹已轉(zhuǎn)化試樣涂覆底漆和/或面漆后的腐蝕破壞試驗(50天后的結(jié)果)
注底漆為紅丹底漆，面漆為醇酸二氧化鈦表3CuSO4點滴試驗
表4鐵銹已轉(zhuǎn)化或鐵銹已轉(zhuǎn)化試樣涂覆底漆和/或面漆后的鹽霧試驗結(jié)果
注底漆為紅丹底漆，面漆為醇酸二氧化鈦
權(quán)利要求
1.一種鐵銹轉(zhuǎn)化劑，該轉(zhuǎn)化劑是一種以磷酸為主，以水為溶劑，并含有有機(jī)酸、催化劑、防銹劑、緩蝕劑、活性劑、滲透劑和合金粉所組成的處理液，其特征在于具體化學(xué)成份為(重量％)磷酸(H3PO4，85％)為35-50％，有機(jī)酸為8-10％，自來水為35-45％，催化劑為1.0-2.0％，防銹劑為0.2-0.8％，緩蝕劑為0.05-0.5％，活性劑為0.01-1.0％，滲透劑為0.05-2.0％，合金粉為4-9％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述轉(zhuǎn)化劑，其特征在于催化劑應(yīng)該是MnCO3、ZnCO3、ZnO中的任意一種組份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述轉(zhuǎn)化劑，其特征在于緩蝕劑是苯甲酸鈉、酒石酸和檸檬酸中的任意一種組份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述轉(zhuǎn)化劑，其特征在于防銹劑應(yīng)該是MoO3和KNO2中的任意一種組份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述轉(zhuǎn)化劑，其特征在于滲透劑應(yīng)是丙三醇、山梨糖醇和聚乙二醇中的任意一種組份。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述轉(zhuǎn)化劑，其特征在于活性劑應(yīng)是十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、石油磺酸鈉、十二烷醇硫酸鈉、十二烷基醇磷酸酯和烷基聚氧乙烯磷酸脂中的任意一種組份。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述轉(zhuǎn)化劑，其特征在于有機(jī)酸應(yīng)該是甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸中的任意一種酸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述轉(zhuǎn)化劑，其特征在于催化劑還可以是MnCO3、ZnCO3、ZnO中的任意兩種和兩種以上之和所組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1和3所述轉(zhuǎn)化劑，其特征在于緩蝕劑還可以是苯甲酸鈉、酒石酸和檸檬酸中的任意兩種和兩種以上之和所組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1和5所述轉(zhuǎn)化劑，其特征在于滲透劑還可以是丙三醇、山梨糖醇和聚乙二醇中的任意兩種和兩種以上之和所組成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1和6所述轉(zhuǎn)化劑，其特征在于活化劑還可以是十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、石油磺酸鈉、十二烷醇硫酸鈉、十二烷基醇磷酸酯、烷基聚氧乙烯磷酸脂中的任意兩種或兩種以上之和所組成。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬化學(xué)中防銹保護(hù)領(lǐng)域。更適用于各種低合金鋼制品中船舶、橋梁和建筑等金屬構(gòu)件。本發(fā)明鐵銹轉(zhuǎn)化劑是以磷酸為主,以水為溶劑,并含有有機(jī)酸、催化劑、防銹劑、緩蝕劑、活性劑、滲透劑和合金粉所組成。該轉(zhuǎn)化劑與現(xiàn)有技術(shù)相比較,具有成份設(shè)計合理,適用范圍寬,綜合性能好,而且經(jīng)濟(jì)等特點。
文檔編號C23C22/18GK1264754SQ9912551
公開日2000年8月30日 申請日期1999年12月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月3日
發(fā)明者顧寶珊, 紀(jì)曉春, 張啟富, 何明山 申請人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院