專利名稱:金屬表面處理方法
本發(fā)明涉及金屬表面防腐蝕處理的一種方法，尤其是涉及一種非水鉻酸鹽處理的改進。
金屬表面防腐蝕的鉻酸鹽處理是眾所周知的。鉻酸鹽處理的傳統(tǒng)方法是采用水溶液系統(tǒng)來進行，即一種鉻酸的水溶液。但是最近使用一種鹵化碳溶劑作為介質的非水鉻酸鹽處理，已經(jīng)流行，由于它不產(chǎn)生有害的廢水，因此不需要大規(guī)模廢液處理設備。典型的技術在美國專利US3285788(Dupont)，日本特開昭56-62970(德山曹達)，日本特愿昭59-153028(日本Dacro Shamrock公司)中已被公開。
非水鉻酸鹽處理溶液包括一種不可燃的鹵化碳(某些或全部氫原子被鹵原子取代的一種碳氫化合物)，其中含有一種作為增溶劑的醇，無水鉻酸溶解在內。如果有必要的話，這種處理溶液還可以含有為防止分解的一種穩(wěn)定劑和一種反應促進劑。
非水鉻酸鹽處理一般是通過浸漬，噴霧等方法使凈化過的金屬表面與鉻酸鹽處理溶液接觸，而后把金屬表面立刻干燥。處理溶液通常保持在沸點溫度，例如通過浸漬與處理溶液接觸，把金屬材料加熱到該沸點溫度，立刻從溶劑蒸汽層中取出來進行自然干燥或強制干燥。在這種處理過程中存在缺點，沾著在金屬表面上的鉻酸不均勻，並在表面上生成斑點。假如與處理溶液接觸后，用一種溶劑或溶劑蒸汽洗滌表面，能去掉沾著在金屬表面上的鉻酸，既使洗滌處理過的表面，反應也需要很長的時間。在現(xiàn)有技術中，用溶劑有效洗滌實際上是不可能的，並且很難控制沾著的鉻酸的量，因此在通常非水處理方法中洗滌是不進行的。
在我們研究的過程中，為了解決在非水鉻酸鹽處理中存在的上述問題，發(fā)現(xiàn)沾著在金屬表面上的鉻酸不流失，在洗滌以前，讓與處理溶液接觸過的金屬材料在一種氣氛中停留一個短的時間，僅去掉不均勻的過量的鉻酸部分，而該氣氛實際上不含有處理溶液的任何組分的蒸汽，而獲得良好的表面涂敷。此外，我們又發(fā)現(xiàn)沾著鉻酸的量可以通過調節(jié)讓處理過的金屬材料停留在上述氣氛中的條件來控制，由此而獲得了本發(fā)明。
本發(fā)明提供一種改進的鉻酸鹽處理方法，包括將金屬表面與鉻酸鹽處理溶液接觸，該溶液包括一種鉻酸組分、一種鹵化碳溶劑和一種增溶劑的醇，也可以含有一種穩(wěn)定劑和/或一種反應促進劑;隨后讓處理過的金屬材料停留在實際上不含上述鉻酸處理溶液任何組分的氣氛中至少30秒鐘;其后通過接觸一種實際上由一種鹵化碳，或一種鹵化碳和一種醇組成的溶液的液體和/或蒸汽，洗滌金屬表面;最后進行干燥。
在本發(fā)明的方法中，“固定”(Setting)一詞的含意是讓與鉻酸鹽處理溶液接觸過的金屬材料停留在不含處理液中任何組分蒸汽的氣氛中至少30秒鐘。
按照本發(fā)明，沾著在金屬表面上的鉻酸量能夠如愿控制，並能得到具有引人注意的外觀的鉻酸鹽處理產(chǎn)品，沒有失去普通非水鉻酸鹽處理方法的優(yōu)點。
按照本發(fā)明的方法，使用的鉻酸鹽處理溶液中的鹵化碳溶劑是一種不大于2個碳原子的烴，其中氫原子被鹵素原子(通常是氟和氯)所取代，包括所有氫原子被取代。因此，典型的例子是氯甲烷、氯仿、四氯化碳、三氯乙烷、三氯乙烯、五氯乙烯、三氯一氟甲烷、二氯四氟乙烷、三氯三氟乙烷、四氯二氟乙烷及其混合物。
鉻酸組分最好是由化學式CrO3表示的物質，被稱為鉻酐或三氧化鉻，但是其他六價鉻化合物也能使用。
使用的鉻酸組分的量為按體積計算每100份鹵化碳溶劑，對0.01～10份鉻酸(以下簡稱份數(shù))。
增溶劑是一種有3-20個碳原子的仲醇或叔醇，能溶在上述的鹵化碳中。通常為仲丙醇、叔丁醇、叔戊醇、三苯基甲醇等能適合使用，特別是以叔丁醇為最好(下文以叔丁醇敘述)。使用增溶劑的量至少為每100份鹵化碳含1份增溶劑。這種組分常用來增加鉻酸組分和其他組分在鹵化碳中的溶解性。並把其需要量加到鹵化碳中。使用量太大，在某些條件下，可能使組分變成可燃的，通常每100份鹵化碳對不大于20份就足夠了。
穩(wěn)定劑包括胺化合物，醌類化合物、硝基化合物、偶氮或氧化偶氮化合物、硫代化合物、二烯烴化合物、有機亞硝酸鹽、氟化鋅、氧化鋅等，這些化合物也能結合使用，常用量為每100份鹵化碳對0.001～5份穩(wěn)定劑。
反應促進劑包括氟化氫、有機酸、水等，可以單獨使用或聯(lián)用。反應促進劑的用量通常不少于每100份鹵化碳對0.001份。就氟化氫或有機酸而言，用量最好不大于每100份鹵化碳對0.12份。就水來說，最好使用在能保持單相體系的極限范圍內。
上述鉻酸鹽處理溶液本來就是已知的，無需詳加敘述。
本發(fā)明的方法最好按如下步驟進行。被處理的金屬材料，在溫度保持在5℃到沸點的處理液中接觸1分鐘到60分鐘，最好為30秒到5分鐘;然后讓金屬材料在實際上無處理液的任何組分的蒸汽氣氛中停留至少30秒(這一步驟稱為前述的“固定”(Setting));此后將處理過的金屬材料與一種溶液的液體或蒸汽接觸，該溶液基本上由一種鹵化碳和一種增溶劑組成。本發(fā)明的方法特征在于固定和洗滌。
固定通常受與鉻酸鹽處理液接觸過的金屬材料停留在常溫空氣中不少于30秒鐘的過程的影響，但是，如果該過程在高溫下或在以后所述的一些實施例中所說明的空氣流中進行，則是很有效的。固定最好在20℃到50℃的空氣流中進行，時間是30秒到60分鐘，最好是1到10分鐘。
(工作實施例)現(xiàn)在本發(fā)明將以實施例和對比例相比較的方式來進行詳細說明，但是本發(fā)明並不限于這些實施例。
先把試驗板用三氯乙烯或三氯三氟乙烷等清洗脫脂;然后用非水鉻酸鹽處理溶液處理，觀察處理過的試驗板外表，測量鉻酸沾著量，並把試驗片進行腐蝕試驗，通過下列方法測量沾著鉻酸的量和耐腐蝕性。
用熒光X射線分析儀(“Portaspec”，由Hankison公司制)測量沾著鉻酸的量。也要檢測沒有處理過的試驗片的鉻，因此，要從測量值中減去空白值。
使用Suga Shikenki公司制造的一種鹽噴試驗儀器，按照美國試驗和科學學會B117的方法進行腐蝕試驗，測量直到產(chǎn)生銹的時間為止。
實施例1把低碳鋼試驗板(70×150×0.8毫米，日本試驗板公司制)在回流溫度下，浸在處理溶液中3分鐘，該處理溶液由100份三氯乙烯、0.5份鉻酐、0.01份氟化鋅和10份叔丁醇均勻混合制備。而后把處理過的板停留在新鮮空氣中3分鐘(固定)，再在室溫下將其浸漬在洗滌溶液中，洗滌液由100份三氯乙烯和5份叔丁醇組成;然后與沸騰的三氯乙烯蒸汽接觸直到板本身加熱到蒸汽溫度而干燥，這樣處理過的試驗板的性質，其檢測結果如表1。
對比例1除省掉固定步驟之外，采用相同的低碳鋼試驗板，按實施例1的方法處理，檢測被處理板的性質，結果如表1。沾著在金屬表面的鉻量很低，耐腐蝕性劣于實施例1的板。
實施例2把電鍍鋅低碳鋼試驗板(70×150×0.8毫米，鋅層厚度為8微米，沒有鉻酸鹽溶液處理)在回流溫度下，在處理液中浸3分鐘，處理液由100份三氯甲烷、15份叔丁醇、2份鉻酐和0.005份氟化鋅及0.1份對苯醌均勻混合而制成，氟化鋅和對苯醌是穩(wěn)定劑。然后把處理過的板停留在氮氣流中1分鐘(固定)，再與沸騰的三氯甲烷蒸汽接觸直到試驗板本身被加熱到蒸汽溫度而干燥。檢測所得到的板的性質，其結果如表1。
對比例2采用同樣的電鍍鋅低碳鋼試驗板，除省去固定步驟之外，均按實施例2的方法處理，檢測其性質，結果如表1所示。在外觀上，沾著的鉻量和耐腐蝕性都顯著劣于實施例2的板。
實施例3采用同樣的電鍍鋅低碳鋼試驗板，除實驗板浸在遠低于回流溫度20℃的處理液中以外，均按實施例2的方法處理，檢測所得板的性質，結果如表1。
對比例3采用同樣的電鍍鋅低碳鋼試驗板，除省去固定步驟外，均按實施例3的方法處理，檢測所得板的性質，其結果如表1。
實施例4把鋁板(AA4032，70×150×1.0毫米，日本試驗板公司制)在回流溫度下，在處理液中浸3分鐘，該溶液由100份三氯三氟乙烷15份叔丁醇，2份鉻酐和0.01份草酸均勻混合制成。把這樣處理過的板在流速為0.5米/秒的新鮮空氣流中停留3分鐘(固定)，然后浸在沸騰洗滌液中，該溶液由96份三氯三氟乙烷和4份叔丁醇組成，並在上述蒸汽層中干燥，檢測處理過的板的性質，其結果如表1。
對比例4用同樣的鋁板，除省去固定步驟之外，均按實施例4的方法處理，檢測所得板的性質，發(fā)現(xiàn)外觀上稍差于實施例4的板，而附著的鉻量和耐腐蝕兩方面都顯著差，參考表1。
實施例5用如日本特開昭56-45372所公開的機械噴鍍方法，涂鋅的低碳鋼試驗板(100×150×2.3毫米，日本試驗板公司制)，在回流溫度下，在處理液中浸3分鐘，處理液由100份三氯三氟乙烷，15份叔丁醇、2份鉻酐和0.01份草酸均勻混合制成。這樣處理過的板在空氣流中各種條件下實施固定步驟，然后浸在由96份三氯三氟乙烷和4份叔丁醇組成的沸騰溶液中，並在上述蒸汽層中干燥，檢測所得板的性質，其結果列于表2。
對比例5除省去固定步驟之外，重復實施例5的程序。檢測所得的板的性質，在外觀上，附著的鉻量和耐腐蝕性顯著劣于實施例5所得到的結果，參見表2。
權利要求
1.一種改進的鉻酸鹽處理方法，包括把金屬表面與鉻酸鹽處理溶液接觸，該溶液由鉻酸組分，一種鹵化碳溶劑和一種醇增溶劑組成，並可含有一種穩(wěn)定劑和/或一種反應促進劑；把這樣處理過的金屬材料在實質上無上述鉻酸鹽處理溶液中任何組分的氣氛中停留至少30秒鐘(固定)；其后用實質上由一種鹵化碳或一種鹵化碳和一種醇組成的溶液的液體和/或蒸汽洗滌金屬表面；再干燥。
2.如權利要求
1中所述的方法，其中所述固定是在空氣中進行。
3.如權利要求
1中所敘述的方法，其中所述固定是在常溫下進行。
4.如權利要求
1中所述的方法，其中所述固定是在高溫下進行。
5.如權利要求
1中所敘述的方法，其中所述固定是在20℃到50℃的空氣流中進行。
6.如權利要求
1中所述的方法，其中鹵化碳是一種氯氟化碳。
7.如權利要求
1中所敘述的方法，其中鹵化碳是一種氯化碳。
8.如權利要求
1中所敘述的方法，其中增溶劑是一種有3-20個碳原子的仲醇或叔醇。
9.如前述的權利要求
中任何一條所述的方法，讓與鉻酸鹽處理溶液接觸過的金屬表面在實質上無任何鉻酸鹽處理溶液的組分的氣氛中停留1到10分鐘。
專利摘要
按照本發(fā)明的鉻酸鹽處理方法，讓已浸在鉻酸鹽處理溶液中的金屬材料在實質上無任何鉻酸鹽處理溶液中的組分的氣氛中停留至少30秒鐘，然后在干燥之前，用一種鹵化碳或一種鹵化碳和一種醇的混合物洗滌。按本發(fā)明程序，鉻被均勻地附著在金屬材料表面，其量可以由在所述氣氛中停留的條件來控制。
文檔編號C23C22/04GK86103811SQ86103811
公開日1986年11月26日 申請日期1986年5月21日
發(fā)明者鲇川宣博, 小西保彥 申請人:株式會社日本達克樂沙蒙陸導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan