一種環(huán)保型鋼鐵表面處理液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種環(huán)保型鋼鐵表面處理液，包括以下成分：鈦鹽的質(zhì)量濃度為0.1～1.5%；釩化合物的質(zhì)量濃度為2～15%；氟化物的質(zhì)量濃度為5～20%；用于將鈍化液的pH值調(diào)為3～4的酸；植酸鈉的質(zhì)量濃度為2～5%；表面活性劑的質(zhì)量濃度為0.5～3.5%；余量為水和其他不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明中表面處理液由于不含會(huì)導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的磷酸鹽、致癌物六鉻價(jià)(鉻酸鹽)以及有毒的金屬離子，不僅對(duì)環(huán)境的污染大大減輕，而且成本大幅度降低。
【專利說明】一種環(huán)保型鋼鐵表面處理液

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼鐵表面改性處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種環(huán)保型鋼鐵表面處理液。

【背景技術(shù)】
[0002]鋼鐵占金屬材料使用量的90%以上，是日常生活中應(yīng)用最廣泛、然而卻最容易腐蝕的金屬，全世界每年生產(chǎn)的鋼鐵產(chǎn)品有近30%受到不同程度的腐蝕，其中約有10%的鋼鐵產(chǎn)品將報(bào)廢。全世界每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約7000億美元，約占各國國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值的2%-4%.鋼鐵設(shè)備還因腐蝕造成設(shè)備性能下降，使生產(chǎn)安全受到嚴(yán)重威脅、生產(chǎn)效率大幅度下降。
[0003]鋼鐵防腐蝕處理技術(shù)有許多，但鋼鐵表而磷化處理和鉻酸鹽鈍化處理是鋼鐵腐蝕保護(hù)中目前最常用的兩種方法。
[0004]鋼鐵表面磷化處理是通過鋼鐵基體與含有磷酸鹽、重金屬離子、氟離子、硝酸鹽、亞硝酸鹽等成分的轉(zhuǎn)化液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而在鋼鐵表而形成磷化膜的一種技術(shù)。磷化膜的特點(diǎn)之一是多孔性，膜本身的耐蝕性有限，有的在干燥過程中就迅速產(chǎn)生水銹。因此，磷化處理技術(shù)的目的通常是增強(qiáng)鋼鐵表面與有機(jī)涂層的結(jié)合力，其處理后的鋼鐵產(chǎn)品一般只在室內(nèi)使用。為了提高磷化膜的防腐能力，磷化后通常還必須對(duì)磷化膜作進(jìn)一步填充、氧化作用的封閉鈍化處理，使磷化膜能夠穩(wěn)定于大氣中。經(jīng)封閉處理的磷酸鹽膜，可以作為鋼鐵金屬基體的防蝕層。盡管如此，該技術(shù)產(chǎn)生的磷化膜仍然存在著耐蝕性能較差以及磷化液中含有的磷酸鹽、重金屬離子對(duì)環(huán)境造成富營養(yǎng)化、重金屬污染等缺點(diǎn)。
[0005]鉻酸鹽鈍化處理作為一種傳統(tǒng)的金屬表面加工處理工藝，一直被作為鋼鐵防腐蝕處理方法廣泛使用，傳統(tǒng)上將鋼板在鉻酸或鉻酸鹽等含鉻的處理液中進(jìn)行浸潰或電解處理，從而在表面形成鉻酸鹽被膜。更優(yōu)選地一種方法是在鋼鐵金屬表面鍍鋅然后進(jìn)行鉻酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化處理。例如專利申請(qǐng)?zhí)枮?1102396.8，發(fā)明名稱為金屬鍍鋅層鈍化用鉻酸鹽組合物及其應(yīng)用的專利，揭示了一種鉻酸鹽金屬表面處理液組合物及以所述的液對(duì)金屬鍍鋅層表面作防腐蝕的橄欖色鈍化工藝，該液在含Cr03、NaHSO4, NaH2PO4的鈍化液中，加入AgNO30.08-0.2g/l、烷基聚氧乙烯醚0.04-0.lg/Ι，經(jīng)該液所作鈍化處理后的金屬鍍鋅層具優(yōu)異的抗腐蝕性能、較大的鈍化膜厚和附著力、漂亮、厚重的橄欖綠色澤，同時(shí)延長了鈍化液的使用壽命和擴(kuò)大了鈍化工藝的使用范圍，從而可在嚴(yán)酷的環(huán)境中使用。
[0006]以上所述表面處理液及表面處理方法雖然能給鋼鐵提供極好的腐蝕保護(hù)，但由于鋅資源的日漸緊缺，以及鍍鋅過程中劇毒氰化物、鉻酸鹽鈍化處理過程中致癌鉻酸鹽的使用，尤其是鉻酸鹽處理的產(chǎn)品由于轉(zhuǎn)化膜含有致癌物六價(jià)鉻，失去使用價(jià)值廢棄后產(chǎn)生的電子垃圾污染已經(jīng)對(duì)人類環(huán)境造成了巨大的危害，而且生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含鉻廢水處理程序復(fù)雜且成本較高。隨著全球信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，世界各國每年產(chǎn)生的電子垃圾達(dá)百萬、千萬噸，而幾這個(gè)數(shù)字還在逐年攀升。電子垃圾填埋處理時(shí)有毒物滲漏、焚化處理時(shí)產(chǎn)生的有毒氣體對(duì)環(huán)境和人類健康造成的極大危害，已經(jīng)受到了全世界的關(guān)注。因此，金屬表面鉻酸鹽轉(zhuǎn)化處理技術(shù)這一具有百年歷史的傳統(tǒng)工藝已經(jīng)面臨著被取消的命運(yùn)。歐盟2006年7月I日實(shí)施的(關(guān)于在電子電器設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)》的 RoHS (The Restrict1n of the Use of Certain Hazardous Substances inElectrical and ElcctricEquipmcnt)指令,規(guī)定從2006年7月I日起，進(jìn)入歐盟市場(chǎng)的新電子電器產(chǎn)品應(yīng)不得含有包括六價(jià)鉻等六種有害物質(zhì)，其目的在于提高報(bào)廢電子電器產(chǎn)品的回收及再循環(huán)率、減少電子電器產(chǎn)品廢料對(duì)水源和土壤引起的二次污染、保障社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。我國也于2007年3月I日起執(zhí)行歐盟RoHS指令，禁止在金屬表面處理工藝過程中使用六價(jià)鉻等有害物質(zhì)。
[0007]目前，為了增加鋼鐵金屬的防腐性能，人們提出了各種各樣的磷化處理方法。例如申請(qǐng)?zhí)枮?1806287.3，發(fā)明名稱為表面處理鍍錫鋼板及化成處理液的專利，提供了一種含有磷酸離子、錫離子和硅烷偶聯(lián)劑、且PH為1.5?5.5的化成處理液，該發(fā)明的表面處理液是不含有不利于環(huán)境保護(hù)的鉻，而處理后的鋼板涂料密合性、涂漆后耐蝕性、抗銹性及加工性都很優(yōu)良。
[0008]雖然上述專利所公開的鈍化液，在鋼鐵或鍍鋅層表面經(jīng)上述鈍化液處理后，其表面防腐性能大大提高，但鈍化液中含有磷酸鹽、重金屬離子和六價(jià)鉻，對(duì)人類健康和環(huán)境生態(tài)造成嚴(yán)重的破壞和影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種不含磷、鉻的表面處理液。
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種環(huán)保型鋼鐵表面處理液，包括以下成分:
鈦鹽的質(zhì)量濃度為0.1?1.5% ；
釩化合物的質(zhì)量濃度為2?15% ；
氟化物的質(zhì)量濃度為5?20% ；
用于將表面處理液的pH值調(diào)為3?4的酸；
植酸鈉的質(zhì)量濃度為2?5% ；
表面活性劑的質(zhì)量濃度為0.5?3.5% ；
余量為水和其他不可避免的雜質(zhì)。
[0011]本發(fā)明所述酸為硝酸溶液。
[0012]本發(fā)明所述鈦鹽采用氯化鈦、硫酸鈦、硫酸氧鈦、硝酸氧鈦、鈦酸鈉、鈦酸鉀中的至少一種。
[0013]本發(fā)明所述釩化合物為選自偏釩酸、偏釩化合物釩酸銨、多釩酸銨、偏釩酸鈉、氧基三氯化釩、二氯氧釩溶液、硫酸氧釩、硫酸釩、二氯化釩、原釩酸鈉和多聚釩酸銨中的至少一種。
[0014]本發(fā)明所述氟化物采用氟化銨、氟氫化銨、氟化鈉、氟氫化鈉、氟化鉀和氟銨化鉀中的至少一種。
[0015]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，具有如下技術(shù)效果:
本發(fā)明中表面處理液由于不含會(huì)導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的磷酸鹽、致癌物六鉻價(jià)(鉻酸鹽)以及有毒的金屬離子，不僅對(duì)環(huán)境的污染大大減輕，而且成本大幅度降低。
[0016]本發(fā)明充分利用了硝酸的氧化性和強(qiáng)酸性，將鋼鐵表面的鐵氧化為三價(jià)鐵離子或低價(jià)鐵氧化物氧化為能夠溶于酸的三氧化二鐵而成為三價(jià)鐵離子，轉(zhuǎn)化液中的氟離子與三價(jià)鐵離子絡(luò)合形成氟鐵絡(luò)離子后，將與處理液中的銨離子或鉀離子或鈉離子反應(yīng)生成氟鐵酸鹽沉淀，結(jié)果在鋼鐵表面形成以難溶的以氟鐵酸鹽為主要成分的致密轉(zhuǎn)化膜層，使鋼鐵的耐腐蝕性得到大大提高。所生成的鈍化膜，由于利用了鋼鐵表面本身溶解的成分一三價(jià)鐵離子形成轉(zhuǎn)化膜的特點(diǎn)，使得致密的轉(zhuǎn)化膜易于在鋼鐵表面形成，而且轉(zhuǎn)化膜耐蝕性能好。
[0017]本發(fā)明中含有的植酸鈉具有巨大的螯合勢(shì)能，可賦予鈍化膜優(yōu)良的抗腐蝕性好金屬層與鈍化膜層之間的優(yōu)良粘合性。
[0018]本發(fā)明中表面處理液及用此處理液進(jìn)行處理的鋼板表面不含有對(duì)環(huán)境不利的鉻，鋼板的生產(chǎn)及產(chǎn)品都實(shí)現(xiàn)了無鉻化，因此也就不存在含鉻廢水的處理問題，從而保護(hù)了環(huán)境，具有顯著的環(huán)境和社會(huì)效益。
[0019]本發(fā)明中的表面處理液用于處理鋼鐵材料時(shí)工藝簡單，易于實(shí)施，成本較低。只需添加少量輔助儀器或設(shè)備就完全可以在鋼板的傳統(tǒng)的鉻處理生產(chǎn)線上進(jìn)行無鉻化表面處理，使得廢水處理更為簡單，從而降低成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本發(fā)明的目的和技術(shù)方案更加清楚,下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于所描述的本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無需創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0021]實(shí)施例1
一種環(huán)保型鋼鐵表面處理液，包括以下成分:
鈦鹽的質(zhì)量濃度為0.1% ；
釩化合物的質(zhì)量濃度為2% ；
氟化物的質(zhì)量濃度為5% ；
用于將表面處理液的PH值調(diào)為3的酸；
植酸鈉的質(zhì)量濃度為1.5% ；
表面活性劑的質(zhì)量濃度為1.5% ；
余量為水和其他不可避免的雜質(zhì)。
[0022]以上所述的釩化合物為多釩酸銨；所述的鈦鹽為氯化鈦；所述釩化合物為偏釩酸；所述氟化物為氟化銨，所述硝酸溶液由濃硝酸稀釋得到。
[0023]實(shí)施例2
一種環(huán)保型鋼鐵表面處理液，包括以下成分:
鈦鹽的質(zhì)量濃度為0.5% ；
釩化合物的質(zhì)量濃度為5% ；
氟化物的質(zhì)量濃度為10% ；
用于將表面處理液的pH值調(diào)為3.5的酸；
植酸鈉的質(zhì)量濃度為2.5% ； 表面活性劑的質(zhì)量濃度為2.5% ；
余量為水和其他不可避免的雜質(zhì)。
[0024]以上所述的釩化合物為多釩酸銨；所述的鈦鹽為硫酸氧鈦；所述釩化合物為多釩酸銨；所述氟化物為氟氫化鈉，所述硝酸溶液由濃硝酸稀釋得到。
[0025]以上所述的釩化合物為二氯氧釩溶液；所述的鈦鹽為硫酸鈦；所述水溶性樹脂為陽離子苯丙乳液聚合物。
[0026]實(shí)施例3
一種環(huán)保型鋼鐵表面處理液，包括以下成分:
鈦鹽的質(zhì)量濃度為1.0% ；
釩化合物的質(zhì)量濃度為10% ；
氟化物的質(zhì)量濃度為15% ；
用于將表面處理液的pH值調(diào)為3.5的酸；
植酸鈉的質(zhì)量濃度為3.5% ；
表面活性劑的質(zhì)量濃度為3.5% ；
余量為水和其他不可避免的雜質(zhì)。
[0027]以上所述的釩化合物為多釩酸銨；所述的鈦鹽為硝酸氧鈦；所述氟化物為氟化鉀，所述硝酸溶液由濃硝酸稀釋得到。
[0028]本發(fā)明在采用上述環(huán)保型表面處理液對(duì)鋼板進(jìn)行鈍化處理時(shí)，采用陰極電解鈍化方法或陽極電解鈍化方法。其中陰極電解鈍化方法是將待處理的鍍錫板作為陰極，惰性材料作為陽極進(jìn)行電解鈍化；陽極電解鈍化是將待處理的鍍錫板作為陽極，惰性材料作為陰極進(jìn)行電解鈍化。
[0029]其中，鈍化溫度為15?60°C，優(yōu)選是25?45°C。
[0030]其中，電解電流的密度范圍為0.1A?20A/dm2，優(yōu)選是0.5A?10A/dm2。
[0031]其中，鈍化時(shí)間的范圍為5?20秒。而考慮到生產(chǎn)線上鋼卷的車速很快，一般在200m/min左右，因此鈍化時(shí)間通常都在2s?5s之間。因此優(yōu)選的鈍化時(shí)間是2s?5s。
[0032]當(dāng)采用陰極電解鈍化方法時(shí)，可以采用直流電解鈍化、交流電解鈍化、脈沖電解鈍化、雙波脈沖電解鈍化、脈沖電解鈍化、直流交流重疊電解鈍化、直流脈沖重疊電解鈍化中的一種。
[0033]用本發(fā)明制作的鋼鐵表面處理液技術(shù)指標(biāo)如下:
1、外觀:淡綠色透明液體；
2、粘度:大于15；
3、耐沖擊性:50kg/cm。
[0034]4、附著力:I級(jí)。
[0035]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0036]本發(fā)明中所述的“和/或”的含義指的是各自單獨(dú)存在或兩者同時(shí)存在的情況均包括在內(nèi)。
[0037]以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)保型鋼鐵表面處理液，其特征在于，包括以下成分: 鈦鹽的質(zhì)量濃度為0.1?1.5% ； 釩化合物的質(zhì)量濃度為2?15% ； 氟化物的質(zhì)量濃度為5?20% ； 用于將表面處理液的邱值調(diào)為3?4的酸； 植酸鈉的質(zhì)量濃度為2?5% ； 表面活性劑的質(zhì)量濃度為0.5?3.5% ； 余量為水和其他不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型鋼鐵表面處理液，其特征在于:所述酸為硝酸溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型鋼鐵表面處理液，其特征在于:所述鈦鹽采用氯化鈦、硫酸鈦、硫酸氧鈦、硝酸氧鈦、鈦酸鈉、鈦酸鉀中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型鋼鐵表面處理液，其特征在于:所述釩化合物為選自偏釩酸、偏釩化合物釩酸銨、多釩酸銨、偏釩酸鈉、氧基三氯化釩、二氯氧釩溶液、硫酸氧釩、硫酸釩、二氯化釩、原釩酸鈉和多聚釩酸銨中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型鋼鐵表面處理液，其特征在于:所述氟化物采用氟化銨、氟氫化銨、氟化鈉、氟氫化鈉、氟化鉀和氟銨化鉀中的至少一種。
【文檔編號(hào)】C23C22/44GK104357823SQ201410573981
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】尤為 申請(qǐng)人:無錫伊佩克科技有限公司