一種具有憎水表面性能的金屬鍍后無鉻鈍化劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬表面鍍后的保護(hù)劑及其使用方法，尤其涉及一種具有憎水表面性 能的金屬鍍后無鉻鈍化劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬鍍后，通常要對(duì)其進(jìn)行鈍化處理，以提高其耐蝕能力。傳統(tǒng)的鈍化處理方法， 通常采用六價(jià)或三價(jià)的鉻離子的氧化性在鍍層表面形成致密的氧化膜，即鈍化膜，該膜能 防止金屬與空氣中水、氧氣等腐蝕介質(zhì)接觸，從而使達(dá)到防腐蝕的作用。由于鉻離子對(duì)環(huán)境 和人體均有極大的危害，其使用受到限制。2003年1月，隨著歐盟規(guī)定出口到歐盟的電子電 器產(chǎn)品中禁止使用鉻酸鹽鈍化的鍍鋅鋼板的ROHS指令的通過，其他國(guó)家和地區(qū)也紛紛仿 效出臺(tái)了相應(yīng)的法令、法規(guī)。
[0003] 目前，相關(guān)研究人員都在研究替代鉻酸鹽的產(chǎn)品，大致分為三類：無機(jī)鈍化、有機(jī) 鈍化和無機(jī)有機(jī)混合鈍化。其中無機(jī)鈍化主要采用高價(jià)金屬鹽（如鉬酸鹽、鎢酸鹽、硅酸鹽 等）的強(qiáng)氧化性，在金屬鍍層表面形成致密氧化膜。
[0004] 為了進(jìn)一步提高耐蝕性，防止金屬與空氣中水接觸，本發(fā)明提供了一種具有憎水 表面性能的金屬鍍后鈍化劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供了一種具有憎水表面性能的金屬鍍后無鉻鈍化劑，在 鍍后金屬表面形成鈍化膜的疏水膜，具有防腐蝕和自清潔作用。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)方案，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0007] -種具有憎水表面性能的金屬鍍后無鉻鈍化劑，包括含量為0. 5~30g/L的硅酸 鹽、含量為〇. 01~lg/L的納米材料，以及含量為0. 1~10g/L的硅烷偶聯(lián)劑、欽酸酯偶聯(lián) 劑和水性蠟乳液中的至少一種。
[0008] 優(yōu)選的：所述鈍化劑還包括消泡劑、分散劑、滲透劑中的至少一種。
[0009] 優(yōu)選的：所述納米材料包括納米二氧化鈦、納米二氧化娃中的至少一種，所述納米 二氧化鈦、納米二氧化娃的微粒尺寸范圍在10~l〇〇nm。
[0010] 優(yōu)選的：所述鈍化劑的pH值由酸堿來調(diào)節(jié)，其pH值為9. 0~12. 0。
[0011] 優(yōu)選的：所述硅烷偶聯(lián)劑為甲基三甲氧基硅烷、y-氨丙基三乙氧基硅烷、 N- (P-氨乙基）-a-氨丙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、陽(yáng)離子苯 乙烯基氨基官能硅烷中的至少一種。
[0012] 優(yōu)選的：所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為醇胺鈦酸酯、多活性基團(tuán)的螯合型磷酸酯鈦偶聯(lián)劑 中的至少一種。
[0013] 優(yōu)選的：所述水性蠟乳液的型號(hào)為E-842N、E-7025、E-840N、D-838、E-846中的至 少一種。
[0014] 本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供了一種利用具有憎水表面性能的金屬鍍后無鉻鈍化 劑對(duì)鍍后金屬進(jìn)行鈍化的方法，包括以下步驟：
[0015] (1)對(duì)鍍后金屬進(jìn)行表面處理；
[0016](2)在室溫~80°C，經(jīng)過步驟（1)處理的金屬表面與所述鈍化劑完全接觸5秒~ 180秒，干燥。其中，步驟（1)所述表面處理為所述技術(shù)領(lǐng)域常規(guī)處理方法，或多種方法結(jié)合 處理；步驟（2)所述接觸為浸泡、噴淋、輥涂或刷涂方法中的至少一種。
[0017] 本發(fā)明的有益效果：
[0018] (1)本發(fā)明不含任何價(jià)態(tài)的鉻，不含鎘鉛汞，不含多溴聯(lián)苯，不含多溴二苯醚等污 染環(huán)境的化合物，從根本上解決了含鉻鈍化工藝對(duì)環(huán)境的污染問題。
[0019] (2)本發(fā)明所述的具有憎水表面性能的金屬鍍后無鉻鈍化劑，在鍍后金屬表面形 成鈍化膜，能防止金屬與空氣中水、氧氣等腐蝕介質(zhì)接觸，從而使其達(dá)到防腐蝕的目的；另 外本發(fā)明所述的鈍化劑能夠在鍍后金屬表面形成憎水膜，具有憎水表面性能，使其與水接 觸時(shí)不被水潤(rùn)濕，從而防止因水引起的對(duì)金屬的腐蝕，以便能夠進(jìn)一步提高其耐蝕性。
[0020] (3)經(jīng)所述鈍化劑處理后的鍍鋅、鋁、鎳、錫等各種單一金屬鍍層或復(fù)合金屬表面 鍍層，其具有的良好憎水疏水功能，能產(chǎn)生仿荷葉效應(yīng)，因此其表面具有自清潔功能，不易 沾灰，而且很容易被水沖刷干凈，能長(zhǎng)期保持鍍件表面的光潔度和原有色澤。
[0021] (4)本發(fā)明制備簡(jiǎn)單，原料廣泛成本低，使用方便，具有廣泛應(yīng)用的前景。
【具體實(shí)施方式】 [0022] 實(shí)施例1
[0023] 用去離子水配制硅酸鈉濃度為0. 5g/L，甲基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑濃度為0. 1~ 0. 5g/L，納米二氧化鈦濃度為0. 2g/L的鈍化劑，調(diào)節(jié)pH為12,得到鈍化劑1。
[0024] 實(shí)施例2
[0025] 用去離子水配制硅酸鈉濃度為5g/L，甲基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑和醇胺鈦酸酯偶聯(lián) 劑濃度為〇. 8~I. 2g/L，有機(jī)硅消泡劑濃度為2g/L，納米二氧化鈦和納米二氧化硅濃度為 0. 01g/L的鈍化劑，調(diào)節(jié)pH為10,得到鈍化劑2。
[0026] 實(shí)施例3
[0027] 用去離子水配制硅酸鋰濃度為15g/L，y-氨丙基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑和醇胺鈦 酸酯偶聯(lián)劑濃度為2~5g/L，納米二氧化硅濃度為0. 5g/L，有機(jī)硅消泡劑和C7~9醇聚氧 乙烯醚滲透劑濃度為3g/L的鈍化劑，調(diào)節(jié)pH為10,得到鈍化劑3。
[0028] 實(shí)施例4
[0029] 用去離子水配制硅酸鈉濃度為20g/L，N-(|3 -氨乙基）_a-氨丙基三甲氧基硅烷 偶聯(lián)劑濃度為8g/L，納米二氧化硅濃度為0. 6g/L，有機(jī)硅消泡劑濃度為6g/L的鈍化劑，調(diào) 節(jié)pH為9,得到鈍化劑4。
[0030] 實(shí)施例5
[0031] 用去離子水配制硅酸鈉濃度為30g/L，納米二氧化硅濃度為0. 8g/L，3-縮水甘油 醚氧丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑濃度為l〇g/L，有機(jī)硅消泡劑分散劑濃度為10g/L的鈍化劑， 調(diào)節(jié)pH為9,得到鈍化劑5。
[0032] 實(shí)施例6
[0033] 用去離子水配制娃酸鈉濃度為20g/L，納米二氧化娃濃度為0. 4g/L，甲基三甲氧 基硅烷偶聯(lián)劑和水性蠟乳液E-7025濃度為5g/L，C7~9醇聚氧乙烯醚滲透劑濃度為4g/L的鈍化劑，調(diào)節(jié)pH為10,得到鈍化劑6。
[0034] 實(shí)施例7
[0035] 用去離子水配制硅酸鈉濃度為25g/L，納米二氧化鈦濃度為lg/L，水性蠟乳液 E-842N濃度為4g/L，C7~9醇聚氧乙烯醚滲透劑濃度為5g/L的鈍化劑，調(diào)節(jié)pH為10,得 到鈍化劑7。
[0036] 實(shí)施例8
[0037] 用去離子水配制硅酸鈉濃度為25g/L，納米二氧化硅濃度為0?5g/L，醇胺鈦酸酯 偶聯(lián)劑和甲基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑濃度為5g/L，水性蠟乳液E-840N濃度為3g/L，有機(jī)硅消 泡劑和C7~9醇聚氧乙烯醚滲透劑濃度為4g/L的鈍化劑，調(diào)節(jié)pH為9,得到鈍化劑8。
[0038] 實(shí)施例9
[0039] 用去離子水配制硅酸鈉濃度為20g/L，納米二氧化硅濃度為0.7g/L，多活性基團(tuán) 的螯合型磷酸酯鈦偶聯(lián)劑濃度為8~9g/L，C7~9醇聚氧乙烯醚滲透劑濃度為4g/L的鈍 化劑，調(diào)節(jié)pH為9,得到鈍化劑9。
[0040] 實(shí)施例10
[0041] 用去離子水配制硅酸鈉濃度為20g/L，納米二氧化硅濃度為0.7g/L，y-氨丙基 三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑濃度為4g/L，水性蠟乳液D-838和水性蠟乳液E-846濃度為5g/L，有 機(jī)硅消泡劑為6g/L的鈍化劑，調(diào)節(jié)pH為9,得到鈍化劑10。
[0042] 為了證明本發(fā)明實(shí)施例的性能，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行中性鹽霧腐蝕試驗(yàn)（NNS)，試驗(yàn) 步驟如下：
[0043] 采用鈍化劑1~10對(duì)試樣進(jìn)行鈍化，經(jīng)鈍化后的試樣放在鹽霧箱中，參照IS03768 的標(biāo)準(zhǔn)，采用濃度為5%、pH值為6. 5~7. 2、溫度為35±2°C的NaCl溶液進(jìn)行連續(xù)噴霧，觀 察實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)試樣表面出現(xiàn)白銹的面積，計(jì)算試樣表面白銹的百分比，評(píng)價(jià)試樣的耐腐蝕 性能。
[0044] 以經(jīng)熱鍍鋅后的金屬作為試樣，測(cè)試結(jié)果下表所示：
[0045]
[0046] 另外，將鈍化劑1~10鈍化后的試樣放入300°C的恒溫烤箱中連續(xù)烘烤20min后 取出，試樣表面無紅銹、龜裂，說明具有良好的耐高溫性能。
[0047] 綜上所述，采用本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行鈍化的鍍品具有良好的耐腐蝕性能和自清潔性 能，本發(fā)明所述的鈍化劑不含任何價(jià)態(tài)的鉻，不含鎘鉛汞，不含多溴聯(lián)苯，不含多溴二苯醚 等污染環(huán)境的化合物，對(duì)環(huán)境友好；且工藝簡(jiǎn)單，原料廣泛且成本低廉，具有廣泛應(yīng)用的前 景。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有憎水表面性能的金屬鍍后無鉻鈍化劑，包括含量為0. 5~30g/L的硅酸鹽、 含量為0. 01~lg/L的納米材料，以及含量為0. 1~10g/L的硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑和 水性蠟乳液中的至少一種。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有憎水表面性能的金屬鍍后無鉻鈍化劑，其特征在于：所 述鈍化劑還包括消泡劑、分散劑、滲透劑中的至少一種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有憎水表面性能的金屬鍍后無鉻鈍化劑，其特征在于：所 述納米材料包括納米二氧化鈦、納米二氧化娃中的至少一種，所述納米二氧化鈦、納米二氧 化娃的微粒尺寸范圍在10~IOOnm 04. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有憎水表面性能的金屬鍍后無鉻鈍化劑，其特征在于：所 述鈍化劑的pH值由酸堿來調(diào)節(jié)，其pH值為9. 0~12. 0。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有憎水表面性能的金屬鍍后無鉻鈍化劑，其特征在于：所 述硅烷偶聯(lián)劑為甲基三甲氧基硅烷、y-氨丙基三乙氧基硅烷、N_( P -氨乙基）_ a-氨丙 基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、陽(yáng)離子苯乙烯基氨基官能硅烷中的 至少一種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有憎水表面性能的金屬鍍后無鉻鈍化劑，其特征在于：所 述鈦酸酯偶聯(lián)劑為醇胺鈦酸酯，多活性基團(tuán)的螯合型磷酸酯鈦偶聯(lián)劑中的至少一種。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有憎水表面性能的金屬鍍后無鉻鈍化劑，其特征在于：所 述水性蠟乳液的型號(hào)為E-842N、E-7025、E-840N、D-838、E-846中的至少一種。8. -種使用權(quán)利要求1~7任一權(quán)利要求所述的鈍化劑對(duì)鍍后金屬進(jìn)行鈍化的方法， 包括以下步驟： (1) 對(duì)鍍后金屬進(jìn)行表面處理； (2) 在室溫~80°C，經(jīng)過步驟（1)處理的金屬表面與所述鈍化劑完全接觸5秒~180 秒，干燥。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于：步驟（1)所述表面處理為所述技術(shù)領(lǐng)域 常規(guī)處理方法，或多種方法結(jié)合處理。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于：步驟（2)所述接觸為浸泡、噴淋、輥涂或 刷涂方法中的至少一種。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有憎水表面性能的金屬鍍后無鉻鈍化劑，包括含量為0.5～30g/L的硅酸鹽、含量為0.01～1g/L的納米材料，以及含量為0.1～10g/L的硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑和水性蠟乳液中的至少一種。本發(fā)明所述的鈍化劑，在鍍后金屬表面形成鈍化膜，達(dá)到防腐蝕的目的；經(jīng)所述鈍化劑處理后的金屬表面鍍層，其具有的良好憎水疏水功能，能產(chǎn)生仿荷葉效應(yīng)，具有自清潔功能，不易沾灰，而且很容易被水沖刷干凈；而且本發(fā)明所述的鈍化劑對(duì)環(huán)境友好，制備簡(jiǎn)單，原料廣泛成本低，使用方便，具有廣泛應(yīng)用的前景。
【IPC分類】C23C22/60
【公開號(hào)】CN105002487
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510502941
【發(fā)明人】尤為
【申請(qǐng)人】無錫伊佩克科技有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年8月14日