用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑及其制備方法，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：磷酸 5~15份，鉬酸鹽 8~16份，水性聚氨酯2~10份，酒石酸 3~7份，硝酸 1~5份，硫脲2~8份，高錳酸鉀1~5份，氯酸鉀1~4份，單寧酸1~3份，苯并三氮唑0.5~1.5份，三乙醇胺3~7份，促進(jìn)劑2~6份，水30~60份。鈍化劑，將有機(jī)鈍化與無機(jī)鈍化相結(jié)合，協(xié)同提高鈍化效果，鈍化劑能在鍍錫鋼板表面形成致密的膜結(jié)構(gòu)，賦予鋼板良好的耐腐蝕性耐水性和良好的涂布涂裝性能，且鈍化劑中不含鉻鹽，對環(huán)境的污染大大降低。制備方法簡單，得到的產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定，易保存。
【專利說明】
用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于金屬表面處理化學(xué)品技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于鍍錫鋼板的無鉻鈍 化劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鍍錫板是指表面鍍覆一層較薄金屬錫的低碳鋼板，由于其加工較復(fù)雜，制造周期 長難度大，對成品品質(zhì)要求較高，且具有耐蝕性強(qiáng)、成型性好、裝飾性良好、印刷性好且環(huán)保 等特點，因而被廣泛應(yīng)用在食品灌裝工業(yè)和沖壓品、包裝材料等工業(yè)中。
[0003] 鉻酸鹽鈍化雖然在耐蝕性、抗酸性及抗氧化性方面均有不俗表面，但由于鉻酸鹽 毒性高，長期接觸會導(dǎo)致各類疾病且嚴(yán)重污染環(huán)境，各國正在研發(fā)無鉻鈍化以取代鉻酸鹽 鈍化，但無鉻鈍化部分性能較之鉻酸鹽鈍化存在很多不足。1939年，研究者發(fā)現(xiàn)鉬酸根在 一定程度上能夠阻礙金屬的腐蝕，此后學(xué)者們紛紛對其進(jìn)行了研究，Bijimi D采用鉬酸鹽 對錫鋅合金進(jìn)行處理，研究發(fā)現(xiàn)其對于錫鋅合金耐腐蝕性能有提高。Cowieso等研究了鉬、 鎢及鉻酸鹽溶液對鋅錫合金鍍層的處理，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化膜抗腐蝕能力排列順序為鉻酸鹽〉鉬酸 鹽〉鎢酸鹽，且發(fā)現(xiàn)只有鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜能夠自我修復(fù)，其他兩種膜均無此功能。Wilcox等用 鉬酸鹽溶液處理鋅錫合金，實驗證明其抗腐蝕作用不如鉻酸鹽。1995年，錢倚劍等對鍍錫層 進(jìn)行了鉬酸鹽陰極極化處理，研究了不同工藝條件對鈍化膜外觀的影響，并在鹽酸半胱氨 酸條件下測試了鈍化膜的耐蝕性，結(jié)果表明，采用低濃度酸性鉬酸鹽溶液對鍍錫層進(jìn)行處 理可獲得一定耐蝕效果。Wilcox G.D等與Tang等開發(fā)了鉬酸鹽-磷酸鹽鈍化液，研究了鉬 酸根與磷酸根摩爾比對鈍化效果的影響，發(fā)現(xiàn)在一定比例下該鈍化膜耐蝕性與鉻酸鹽彩色 鈍化膜較為相近，說明經(jīng)該鈍化液處理后的試樣耐蝕效果較好。張景雙等利用含有鉬酸鈉、 硫酸、氯化物的鈍化液對錫-鋅合金鍍層進(jìn)行了化學(xué)處理與電化學(xué)處理，通過化學(xué)處理得到 了外觀藍(lán)綠色、抗腐蝕能力較差的薄膜;在電化學(xué)處理中得到了外觀彩虹色、抗腐蝕能力較 好的膜層。Bijimi D等利用鎢酸鹽溶液對Sn和Zn-Sn合金分別進(jìn)行陰、陽極極化處理， 鹽霧實驗說明經(jīng)鎢酸鹽處理后試樣具有抗腐蝕效果。自然界中的絕大多數(shù)食物中均含有磷 酸鹽，因此磷酸鹽對人體無危害且很環(huán)保，在食品工業(yè)中經(jīng)常作為配料與添加劑被廣泛使 用。磷化即通過含有磷酸或磷酸鹽的處理液對金屬進(jìn)行化學(xué)或電化學(xué)處理，使其與金屬反 應(yīng)從而形成化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。磷化后工件的優(yōu)異物理性能沒有改變，且均勻致密的磷化膜在一 定范圍內(nèi)對工件的耐腐蝕能力、漆膜附著能力或減摩潤滑能力有所增強(qiáng)。磷化處理因其簡 單的操作流程、低廉的價格成本和廣泛的工業(yè)用途，在各種表面處理工藝中具有一定的地 位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑及其制備方法，鈍化劑將有 機(jī)鈍化與無機(jī)鈍化相結(jié)合，協(xié)同提高鈍化效果，鈍化劑能在鍍錫鋼板表面形成致密的膜結(jié) 構(gòu)，賦予鋼板良好的耐腐蝕性耐水性和良好的涂布涂裝性能，且鈍化劑中不含鉻鹽，對環(huán)境 的污染大大降低。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)手段為： 一種用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下:磷酸5~15份，鉬酸鹽 8~16份，水性聚氨酯2~10份，酒石酸3~7份，硝酸1~5份，硫脲2~8份，高猛酸鉀1~5份，氯酸 鉀1~4份，單寧酸1~3份，苯并三氮唑0.5~1.5份，三乙醇胺3~7份，促進(jìn)劑2~6份，水30~60份。
[0006] 所述鉬酸鹽為鉬酸鈉或者鉬酸鉀。
[0007] 所述促進(jìn)劑為硫酸羥胺或者間硝基苯磺酸鈉。
[0008] 所述用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下:磷酸8~12份，鉬 酸鹽10~14份，水性聚氨酯4~8份，酒石酸4~6份，硝酸2~4份，硫脲4~6份，高錳酸鉀2~4 份，氯酸鉀2~3份，單寧酸1.5~2.4份，苯并三氮唑0.7~1.3份，三乙醇胺4~6份，促進(jìn)劑3~5份， 水40~50份。
[0009] 所述用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：磷酸10份，鉬酸 鹽12份，水性聚氨酯6份，酒石酸5份，硝酸3份，硫脲5份，高錳酸鉀3份，氯酸鉀2.5份，單 寧酸2份，苯并三氮唑1份，三乙醇胺5份，促進(jìn)劑4份，水45份。
[0010] 所述用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑的制備方法，包括如下步驟： 1) 將磷酸、鉬酸鹽、硝酸加入水中，溫度在20~30 °C下攪拌10~30min，溶解得溶液A; 2) 將水性聚氨酯、酒石酸、硫脲、高錳酸鉀、氯酸鉀和三乙醇胺混合，加熱至80~100°C， 攪拌30~50min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，攪拌均勻后加入促進(jìn)劑、單寧酸和苯并三氮唑，攪拌均勻， 得到用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑。
[0011] 步驟1)中溫度為25°C，攪拌20min。
[0012] 步驟2)中加熱至90°C，攪拌40min。
[0013] 有益效果:本發(fā)明提供的用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑，將有機(jī)鈍化與無機(jī)鈍化相 結(jié)合，協(xié)同提高鈍化效果，鈍化劑能在鍍錫鋼板表面形成致密的膜結(jié)構(gòu)，賦予鋼板良好的耐 腐蝕性耐水性和良好的涂布涂裝性能，且鈍化劑中不含鉻鹽，對環(huán)境的污染大大降低。制備 方法簡單，得到的產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定，易保存。
【具體實施方式】
[0014] 實施例1 一種用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下:磷酸5份，鉬酸鈉16 份，水性聚氨酯2份，酒石酸7份，硝酸1份，硫脲8份，高錳酸鉀1份，氯酸鉀4份，單寧酸1份， 苯并三氮唑1.5份，三乙醇胺3份，促進(jìn)劑硫酸羥胺2份，水30份。
[0015] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將磷酸、鉬酸鹽、硝酸加入水中，溫度在25 °C下攪拌20min，溶解得溶液A; 2) 將水性聚氨酯、酒石酸、硫脲、高錳酸鉀、氯酸鉀和三乙醇胺混合，加熱至90°C，攪拌 40min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，攪拌均勻后加入促進(jìn)劑、單寧酸和苯并三氮唑，攪拌均勻， 得到用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑。
[0016] 實施例2 一種用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下:磷酸15份，鉬酸鉀8 份，水性聚氨酯10份，酒石酸3份，硝酸5份，硫脲2份，高錳酸鉀5份，氯酸鉀1份，單寧酸1 份，苯并三氮唑0.5份，三乙醇胺7份，促進(jìn)劑硝基苯磺酸鈉6份，水60份。
[0017] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將磷酸、鉬酸鹽、硝酸加入水中，溫度在25 °C下攪拌20min，溶解得溶液A; 2) 將水性聚氨酯、酒石酸、硫脲、高錳酸鉀、氯酸鉀和三乙醇胺混合，加熱至90°C，攪拌 40min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，攪拌均勻后加入促進(jìn)劑、單寧酸和苯并三氮唑，攪拌均勻， 得到用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑。
[0018] 實施例3 一種用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下:磷酸8份，鉬酸鈉14 份，水性聚氨酯4份，酒石酸6份，硝酸2份，硫脲6份，高錳酸鉀2份，氯酸鉀3份，單寧酸1.5 份，苯并三氮唑1.3份，三乙醇胺4份，促進(jìn)劑硫酸羥胺5份，水40份。
[0019] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將磷酸、鉬酸鹽、硝酸加入水中，溫度在25 °C下攪拌20min，溶解得溶液A; 2) 將水性聚氨酯、酒石酸、硫脲、高錳酸鉀、氯酸鉀和三乙醇胺混合，加熱至90°C，攪拌 40min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，攪拌均勻后加入促進(jìn)劑、單寧酸和苯并三氮唑，攪拌均勻， 得到用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑。
[0020] 實施例4 一種用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下:磷酸12份，鉬酸鉀10 份，水性聚氨酯8份，酒石酸4份，硝酸4份，硫脲4份，高錳酸鉀4份，氯酸鉀2份，單寧酸2.4 份，苯并三氮唑0.7份，三乙醇胺6份，促進(jìn)劑硝基苯磺酸鈉3份，水50份。
[0021] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將磷酸、鉬酸鹽、硝酸加入水中，溫度在25 °C下攪拌20min，溶解得溶液A; 2) 將水性聚氨酯、酒石酸、硫脲、高錳酸鉀、氯酸鉀和三乙醇胺混合，加熱至90°C，攪拌 40min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，攪拌均勻后加入促進(jìn)劑、單寧酸和苯并三氮唑，攪拌均勻， 得到用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑。
[0022] 實施例5 一種用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下:磷酸10份，鉬酸鉀12 份，水性聚氨酯6份，酒石酸5份，硝酸3份，硫脲5份，高錳酸鉀3份，氯酸鉀2.5份，單寧酸2 份，苯并三氮唑1份，三乙醇胺5份，促進(jìn)劑間硝基苯磺酸鈉4份，水45份。
[0023]制備方法，包括如下步驟： 1) 將磷酸、鉬酸鹽、硝酸加入水中，溫度在25 °C下攪拌20min，溶解得溶液A; 2) 將水性聚氨酯、酒石酸、硫脲、高錳酸鉀、氯酸鉀和三乙醇胺混合，加熱至90°C，攪拌 40min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，攪拌均勻后加入促進(jìn)劑、單寧酸和苯并三氮唑，攪拌均勻， 得到用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑。
[0024] 對比例1 本實施例同實施例5的區(qū)別僅在于:不包含水性聚氨酯和硫脲，其他組分及其含量，制 備方法同實施例5。
[0025] 對比例2 本實施例同實施例5的區(qū)別僅在于:不包含鉬酸鉀和酒石酸，其他組分及其含量，制備 方法同實施例5。
[0026] 采用實施例1~5及對比例1和2的用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑進(jìn)行涂覆鈍化，涂覆 量為5mL/g，然后80°C干燥5min，然后進(jìn)行性能測試。
[0027]硫酸銅點滴檢測 實驗中采用3wt%硫酸銅點滴液檢測各試樣的抗腐蝕性能，每個試樣點滴5點。檢驗方 法:在經(jīng)水洗吹干的試樣表面垂直滴上腐蝕液，記錄試樣上剛剛出現(xiàn)黑色腐蝕點時間，求出 試樣出現(xiàn)腐蝕時間的平均值，試樣抗腐蝕能力隨時間延長而提高。結(jié)果見表1。
[0028] 5%鹽水浸泡實驗 通過5%鹽水浸泡實驗以檢測式樣耐蝕性。方法:燒杯中倒入配好的5%鹽水溶液，將 試樣豎直浸入其中，試樣須被鹽水完全淹沒且最少距離鹽水液面下l〇mm，觀察鈍化膜表面 出現(xiàn)黑色腐蝕點和黃色銹蝕的時間，并對鈍化膜表面銹蝕百分比并進(jìn)行記錄，計算腐蝕速 率，結(jié)果見表1。
[0029]中性鹽霧實驗 通過中性鹽霧試驗檢測試樣耐蝕性。鹽霧箱型號為DCTC1200P，腐蝕液3.5%濃度鹽水， p Η范圍為6.7~7.2,箱內(nèi)溫度為33~37°C，被測試樣跟水平呈30~45°角放在鹽霧箱 內(nèi)，需要進(jìn)行測試的一面接受鹽霧自由沉降，但不被其直接噴射，實驗中按照預(yù)定的時間觀 察試樣表面形貌并進(jìn)行記錄，結(jié)果見表2。
[0030]涂膜附著力實驗： 在試驗片的涂膜上間隔1mm刻畫橫豎垂直的線，根據(jù)斷開處裂痕擴(kuò)展的大小判定涂膜 的脆性及對本材質(zhì)的附著性能是否良好。

--表示表面無明顯變化。
【主權(quán)項】
1. 一種用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑，其特征在于，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下:磷酸5 ~15份，鉬酸鹽8~16份，水性聚氨酯2~10份，酒石酸3~7份，硝酸1~5份，硫脲2~8份，高錳 酸鉀1~5份，氯酸鉀1~4份，單寧酸1~3份，苯并三氮唑0.5~1.5份，三乙醇胺3~7份，促進(jìn)劑2~6 份，水30~60份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑，其特征在于:所述鉬酸鹽為鉬酸鈉 或者鉬酸鉀。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑，其特征在于:所述促進(jìn)劑為硫酸羥 胺或者間硝基苯磺酸鈉。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑，其特征在于，組分及各組分質(zhì)量份 數(shù)如下:磷酸8~12份，鉬酸鹽10~14份，水性聚氨酯4~8份，酒石酸4~6份，硝酸2~4份，硫 脲4~6份，高錳酸鉀2~4份，氯酸鉀2~3份，單寧酸1.5~2.4份，苯并三氮唑0.7~1.3份，三乙醇 胺4~6份，促進(jìn)劑3~5份，水40~50份。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑，其特征在于，組分及各組分質(zhì)量份 數(shù)如下:磷酸10份，鉬酸鹽12份，水性聚氨酯6份，酒石酸5份，硝酸3份，硫脲5份，高錳 酸鉀3份，氯酸鉀2.5份，單寧酸2份，苯并三氮唑1份，三乙醇胺5份，促進(jìn)劑4份，水45份。6. 權(quán)利要求1所述用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步 驟： 1) 將磷酸、鉬酸鹽、硝酸加入水中，溫度在20~30 °C下攪拌10~30min，溶解得溶液A; 2) 將水性聚氨酯、酒石酸、硫脲、高錳酸鉀、氯酸鉀和三乙醇胺混合，加熱至80~HKTC， 攪拌30~50min，冷卻至室溫，得到溶液B; 3) 將溶液B加入到溶液A中，攪拌均勻后加入促進(jìn)劑、單寧酸和苯并三氮唑，攪拌均勻， 得到用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑的制備方法，其特征在于:步驟1) 中溫度為25°C，攪拌20min。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于鍍錫鋼板的無鉻鈍化劑的制備方法，其特征在于:步驟2) 中加熱至90°C，攪拌40min。
【文檔編號】C23C22/42GK105951082SQ201610478121
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】灝や負(fù), 尤為
【申請人】無錫伊佩克科技有限公司