| 专利名称： | 一种三价铬钝化剂浓缩液及制备方法 | ||
| 专利名称(英文)： | A trivalent chromium passivating agent concentrated solution and preparation method | ||
| 专利号： | CN201610137541.8 | 申请时间： | 20160311 |
| 公开号： | CN105603402A | 公开时间： | 20160525 |
| 申请人： | 三峡大学 | ||
| 申请地址： | 443002 湖北省宜昌市大学路8号 | ||
| 发明人： | 李永双; 李德江 | ||
| 分类号： | C23C22/07 | 主分类号： | C23C22/07 |
| 代理机构： | 宜昌市三峡专利事务所 42103 | 代理人： | 蒋悦 |
| 摘要： | 本发明公开了一种三价铬钝化剂浓缩液。其主体成分及用量包括：磷酸二氢铬15-30份，磷酸5-10份，酸性硅溶胶3-10份，低碳醇2-8份，硝酸钠1-3份，硅烷偶联剂0.01-0.2份，硝酸钴0.5-2份，封闭增效剂乙烯基膦酸-丙烯酸共聚物0.01-0.2份，去离子水30-60份。本发明提供的三价铬钝化剂可在汽车用热镀锌钢板表面连续不断的钝化成膜，钝化反应时间快，膜耐盐雾时间长，适用于汽车热镀锌钢板浸渍、辊涂处理工件。特别适用于连续化钝化工艺。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention discloses a trivalent chromium passivating agent concentrate. The main body including the composition and dosage : phosphoric acid dihydro chromium 15-30 parts, phosphoric acid 5-10 parts, acidic silica sol 3-10 parts, low carbon alcohol 2-8 parts, saliter 1-3 parts, silane coupling agent 0.01-0.2 parts, cobalt nitrate 0.5-2 parts, closed synergist vinyl phosphonic acid-acrylic acid copolymer 0.01-0.2 parts, deionized water 30-60 parts. The present invention provides the trivalent chromium passivating agent can be used in continuous hot dip galvanizing steel plate surface for the passivation film, passivation fast reaction time, film resistance to salt fog for a long time, is suitable for the automobile hot-dip galvanized steel sheet is impregnated, roller coating processing the workpiece. Especially suitable for the continuous passivation process. | ||
1.一种三价铬钝化剂浓缩液，其特征在于，其主体成分及用量包括：磷酸二氢铬15-30 份，磷酸5-10份，酸性硅溶胶3-10份，低碳醇2-8份，硝酸钠1-3份，硅烷偶联剂0.01-0.2 份，硝酸钴0.5-2份，封闭增效剂乙烯基膦酸-丙烯酸共聚物0.01-0.2份，去离子水30-60份。
2.根据权利要求1所述的钝化剂浓缩液，其特征在于，优选为磷酸二氢铬25份，磷酸8 份，酸性硅溶胶5份，低碳醇5份，硝酸钠2份，硅烷偶联剂0.1份，硝酸钴1份，封闭增 效剂乙烯基膦酸-丙烯酸共聚物0.1份，去离子水53.8份。
3.根据权利要求1或2所述的钝化剂浓缩液，其特征在于，低碳醇为甲醇、乙醇及其混 合物；硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570、KH-590；封闭增效剂乙烯基膦酸-丙烯酸 共聚物为AlbritectCP30、AlbritectCP40。
4.根据权利要求1或2所述的钝化剂浓缩液，其特征在于，硅烷偶联剂优选为KH-590； 封闭增效剂乙烯基膦酸-丙烯酸共聚物优选为AlbritectCP40。
5.一种三价铬钝化剂浓缩液的制备方法，其特征在于： 1)将磷酸加入去离子水中，并加入一定量的低碳醇充分搅拌均匀，然后加入硅烷偶联剂 常温水解1小时； 2)向步骤1)中加入酸性硅溶胶、硝酸钠、硝酸钴、乙烯基膦酸-丙烯酸共聚物充分搅拌 溶解，得溶液； 3)向步骤2)中加入磷酸二氢铬充分混匀，得均一墨绿色三价铬钝化剂浓缩液成品。
1.一种三价铬钝化剂浓缩液，其特征在于，其主体成分及用量包括：磷酸二氢铬15-30 份，磷酸5-10份，酸性硅溶胶3-10份，低碳醇2-8份，硝酸钠1-3份，硅烷偶联剂0.01-0.2 份，硝酸钴0.5-2份，封闭增效剂乙烯基膦酸-丙烯酸共聚物0.01-0.2份，去离子水30-60份。
2.根据权利要求1所述的钝化剂浓缩液，其特征在于，优选为磷酸二氢铬25份，磷酸8 份，酸性硅溶胶5份，低碳醇5份，硝酸钠2份，硅烷偶联剂0.1份，硝酸钴1份，封闭增 效剂乙烯基膦酸-丙烯酸共聚物0.1份，去离子水53.8份。
3.根据权利要求1或2所述的钝化剂浓缩液，其特征在于，低碳醇为甲醇、乙醇及其混 合物；硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570、KH-590；封闭增效剂乙烯基膦酸-丙烯酸 共聚物为AlbritectCP30、AlbritectCP40。
4.根据权利要求1或2所述的钝化剂浓缩液，其特征在于，硅烷偶联剂优选为KH-590； 封闭增效剂乙烯基膦酸-丙烯酸共聚物优选为AlbritectCP40。
5.一种三价铬钝化剂浓缩液的制备方法，其特征在于： 1)将磷酸加入去离子水中，并加入一定量的低碳醇充分搅拌均匀，然后加入硅烷偶联剂 常温水解1小时； 2)向步骤1)中加入酸性硅溶胶、硝酸钠、硝酸钴、乙烯基膦酸-丙烯酸共聚物充分搅拌 溶解，得溶液； 3)向步骤2)中加入磷酸二氢铬充分混匀，得均一墨绿色三价铬钝化剂浓缩液成品。
翻译：技术领域
本发明涉及一种三价铬钝化剂浓缩液，属于金属表面处理领域。
技术背景
钢铁零件在电镀锌或热镀锌后通常都要进行钝化处理，以防止短时间内产生白锈。随 着我国汽车工业的崛起，大型汽车工业对钢板需求量不断增加，同时对板材质量，环保要 求也不断增高。这就需要在处理板材时既要保证一定产量又要符合各国的环保要求。传统 的六价铬彩色钝化剂对环境造成严重的污染，汽车钢板表面钝化处理越来越多的采用三价 铬钝化剂。而现有的三价铬钝化工艺存在产品品质不稳定，钝化液寿命低，钝化过程不易 控制，钝化膜的耐蚀性较差等缺陷。生产一款产品质量稳定，能够连续化对镀锌钢板表面 进行钝化处理的钝化液成为当务之急，具有广阔的市场前景。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种经济适用、耐腐蚀性好、能够连续化对镀锌钢板表面进 行钝化处理的环保型三价铬钝化剂。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种三价铬钝化剂浓缩液。其主体成分及用量包括：磷酸二氢铬15-30份，磷酸5-10 份，酸性硅溶胶3-10份，低碳醇2-8份，硝酸钠1-3份，硅烷偶联剂0.01-0.2份，硝酸 钴0.5-2份，封闭增效剂乙烯基膦酸-丙烯酸共聚物0.01-0.2份，去离子水30-60份。
低碳醇为甲醇、乙醇及其混合物。硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570、KH-590， 优选为KH-590。封闭增效剂乙烯基膦酸-丙烯酸共聚物为AlbritectCP30、AlbritectCP40， 优选为AlbritectCP40。
主体成分及用量优选为磷酸二氢铬25份，磷酸8份，酸性硅溶胶5份，甲醇2份， 乙醇3份，硝酸钠2份，KH-5900.1份，硝酸钴1份，AlbritectCP400.1份，去离子水 53.8份。
本发明采用的磷酸二氢铬为市售的35％含量的水溶液，为主成膜剂，并加入氧化剂 硝酸钠及稀土元素硝酸钴，能在镀锌钢板表面形成致密的保护膜，成膜速度快，成膜均匀， 并改善成膜结构。
本发明采用的硅溶胶为市售的酸性硅溶胶，粒度10-30nm，二氧化硅含量29-31％， pH值2.0-4.0。酸性硅溶胶在钝化过程中，能够在金属表面与金属离子发生交联，形成新 的硅网状结构的保护膜，协同主成膜剂进一步提高镀锌钢板的耐腐蚀性。酸性硅溶胶还能 提高钝化膜的附着力。在涂敷到镀锌板上并烘干后，会使钝化液固化成凝胶，与镀锌板有 较强的附着力，并有一定的隔离作用，防止外部的水分和气体渗入到镀锌层表面。还能提 高产品的涂装性能，酸性硅溶胶在体系中以极性颗粒存在，因而除能将钝化层中的其他成 分吸附在镀锌板表面以外，它还能起到媒介的作用，能与钝化层外涂层紧密结合，使钝化 后的镀锌板不但能够继续涂装，而且涂装性能更好。
本发明采用的磷酸为85％含量的工业磷酸，磷酸能够提供稳定的酸性环境，长时间 的保证体系三价铬稳定化。并且在钝化过程中有一定的磷化效果，进一步提高了成膜的稳 定性及耐腐蚀性。
磷酸与酸性硅溶胶起到相辅相成的作用。酸性硅溶胶是极性的，磷酸是非极性的，磷 酸属于反应型的添加剂，二氧化硅属于附着型的添加剂。但二者之间并不相互排斥，不会 削弱另一方的作用，而是相互取长补短。综合作用的结果使产品的外观、耐蚀性、涂装性 均处于比较好的水平，比两者其中之一单独使用都好。
本发明引入了硅烷偶联剂，硅烷偶联剂为常用的金属表面封闭剂，能够协同其他成膜 剂对金属表面进行封闭交联成网状膜。本发明优选为KH-590。它带有巯基官能团，作为 金属表面防锈剂具有特殊功效，用以处理金属表面可改善其耐腐性、抗氧化性以及提高其 对高分子材料的粘接性能。在金属表面成膜后不易黄变。
本发明首次引入了高分子材料乙烯基膦酸-丙烯酸共聚物，推荐为罗地亚的Albritect CP30、AlbritectCP40，并优选为AlbritectCP40。该添加剂对金属表面润湿能力强，用于 镀锌钢板、铝板等钝化处理，在其表面覆上一层单分子层，从而改善耐盐雾性能，而且 不影响镀层的颜色和外观；用于三价铬钝化液，能明显提高钝化层的耐盐雾性能；不影响 后续喷涂的附着力。
所述的三价铬钝化剂浓缩液的制备方法，其步骤如下：
1)将磷酸加入去离子水中，并加入一定量的低碳醇充分搅拌均匀，然后加入硅烷偶 联剂常温水解1小时。
2)向步骤1)中加入酸性硅溶胶、硝酸钠、硝酸钴、乙烯基膦酸-丙烯酸共聚物充分 搅拌溶解，得溶液。
3)向步骤2)中加入磷酸二氢铬充分混匀，得均一墨绿色三价铬钝化剂浓缩液成品。
本发明为一种三价铬钝化剂，与现有市售三价铬相比具有如下显著优点：
1.本发明钝化剂成膜耐腐蚀性时间长，成膜均匀稳定。
2.能够用于连续化钝化处理，且体系能保持稳定。
3.膜结构稳定，不影响后续喷涂。
具体实施方式
实施例1
磷酸二氢铬25份，磷酸8份，酸性硅溶胶5份，甲醇2份，乙醇3份，硝酸钠2份， KH-5900.1份，硝酸钴1份，AlbritectCP400.1份，去离子水53.8份。
实施例2
磷酸二氢铬21份，磷酸7份，酸性硅溶胶4份，乙醇7份，硝酸钠3份，KH-5500.1 份，硝酸钴1份，AlbritectCP300.05份，去离子水56.85份。
实施例3
磷酸二氢铬30份，磷酸6份，酸性硅溶胶7份，甲醇6份，硝酸钠2份，KH-5600.2 份，硝酸钴0.5份，AlbritectCP400.2份，去离子水48.1份。
实施例4
磷酸二氢铬20份，磷酸9份，酸性硅溶胶8份，甲醇5份，硝酸钠1份，KH-5700.1 份，硝酸钴2份，AlbritectCP400.1份，去离子水54.8份。
实施例5
磷酸二氢铬18份，磷酸10份，酸性硅溶胶6份，甲醇3份，乙醇1份，硝酸钠1.5 份，KH-5900.05份，硝酸钴2份，AlbritectCP300.05份，去离子水58.4份。
上述实施例的制备方法：
1)将磷酸加入去离子水中，并加入一定量的低碳醇充分搅拌均匀，然后加入硅烷偶 联剂常温水解1小时。
2)向步骤1)中加入酸性硅溶胶、硝酸钠、硝酸钴、乙烯基膦酸-丙烯酸共聚物充分 搅拌溶解，得溶液。
3)向步骤2)中加入磷酸二氢铬充分混匀，得均一墨绿色三价铬钝化剂浓缩液成品。
上述实施例的使用方法：
本发明三价铬钝化液用去离子水配制成5-10％的浓度使用。将需要做钝化处理的钢板 进行连续化辊涂喷淋或浸泡到装有钝化液的槽里，加热到20-40℃，处理时间为30-90秒， 待钝化结束后直接进行后续工序即可。
为了验证本发明的使用效果，现取实施例1进行效果验证，结果如下：
钝化膜颜色为均一的蓝白色，皮膜厚度一致，中性盐雾试验≥120h。后续喷涂牢固。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实 施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方 案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明 的权利要求范围当中。
