一种陶化剂及陶化液配制方法和陶化工艺技术

本发明专利技术涉及金属涂装前预处理，公开了一种陶化剂及其使用方法和陶化工艺，解决了现有陶化工艺得到的陶化膜耐腐蚀性上有所不足，导致易返锈时间快的问题，其使用一种陶化剂，包括如下组分及各组分的质量份数：氟锆酸钠5‑10份，氟钛酸钾3‑5份，硅烷偶联剂5‑10份，酒石酸5‑8份，去离子水62‑77份，纳米硅粉10‑15份；该陶化剂加水和调整剂稀释配制后得到陶化液，金属工件由传送吊架传送运动，依次通过无磷清洗室、第一超声波清洗槽和第一水洗槽清洗脱脂，再由酸洗槽、第二水洗槽和第二超声波清洗槽除锈清洗，再进入盛有该陶化液的第一陶化池进行陶化，在表面形成一层陶化膜，得到的陶化膜耐腐蚀性得到提高，防锈效果好。

A pottery agent and preparation method of pottery liquor and pottery technology

The present invention relates to the pretreatment of metal before coating, and discloses a ceramics agent and its application method and ceramics process. It solves the problem that the corrosion resistance of the ceramics film obtained by the existing ceramics process is insufficient and the rust-prone time is fast. It uses a ceramics agent, including the following components and the mass fractions of each component: fluorozirconium acid. Sodium 5 10, potassium fluorotitanate 3 5, silane coupling agent 5 10, tartaric acid 5 8, deionized water 62 77, nano-silica powder 10 15; The ceramics were diluted and prepared by adding water and adjusting agent, then the ceramics were transferred by the transport hanger, and the metal workpieces were moved through the non-phosphorus cleaning chamber, the first ultrasonic cleaning tank and the nanometer silica powder 10 15. The first washing tank is cleaned and degreased, then the acid washing tank, the second washing tank and the second ultrasonic cleaning tank are rusted and cleaned, and then the first pottery tank containing the ceramics liquid is ceramized. A layer of ceramics film is formed on the surface. The corrosion resistance of the ceramics film is improved and the anti-rust effect is good.

【技术实现步骤摘要】
一种陶化剂及陶化液配制方法和陶化工艺
本专利技术涉及金属涂装前预处理，特别涉及一种陶化剂及其使用方法和陶化工艺。
技术介绍
金属工件在进行涂装前通常需要进行包括除油、除锈等前处理，此外前处理中还需要再金属工件的表面形成一层化学转化膜，该转化膜有一定的防腐能力，可以避免零件在喷涂前短暂的时间内返锈，也可以增加零件表面的粗糙度，增强涂料与基底的结合力。现有进行该处理的工艺主要为磷化工艺、陶化工艺、表面硅烷化处理工艺、有机膜预处理工艺。其中现有的陶化工艺陶化是将金属工件浸泡到含有氟锆酸或可溶性的氟锆酸盐的陶化液中，通过反应在金属工件表面形成一层耐蚀的氧化锆膜，进而实现钝化金属工件表面。其中陶化液一般呈酸性，由陶化剂加水和调整剂配制而成，进而陶化剂的成分对工件陶化效果尤为重要。如现有申请公布号授权公告号CN104846359B的中国专利“用于金属工件表面预处理的复合处理剂及其制备方法和应用”，其中公开了一种用于金属工件表面预处理的复合处理剂，复合处理剂由下述重量的原料制备而成：成膜剂A：5-8g，成膜剂B：15-20g，成膜助剂：3-5g，防锈剂：1-2g，金属离子螯合剂：1-4g，胺缓冲剂：1-4g，表面活性剂：0.1-1g，加溶剂至1000mL，调pH为3-5，成膜剂A为氟硅酸或氟硼酸，成膜剂B为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的混合物，或为γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷；金属离子螯合剂为酒石酸或草酸；防锈剂为硼酸或硼酸钠；胺缓冲剂为三乙醇胺或二乙醇胺；溶剂为去离子水和乙醇的混合液、或为去离子水、乙醇和正丁醇的混合液。其不足之处在于该复合处理剂在金属工件表面形成的膜，其主要基体为氧化锆/氧化钛与硅烷交联的产物，在耐腐蚀性上有所不足，导致易返锈时间快，故有待改进。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是针对现有技术的不足，提供有一种陶化剂，其配制的陶化液陶化得到的陶化膜耐腐蚀性得到提高，防锈效果好。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种陶化剂，包括如下组分及各组分的质量份数，氟锆酸钠5-10份，氟钛酸钾3-5份，硅烷偶联剂5-10份，酒石酸5-8份，去离子水62-77份，纳米硅粉10-15份。通过采用上述技术方案，陶化剂配制的陶化液为酸性，其中氟锆酸钠、氟钛酸钾在水中发生水解，继而产生的二氧化锆溶胶和二氧化钛；酸性的陶化液会侵蚀金属工件表面使金属工件表面的H+浓度降低：Me-xe→Mex+，Me指代金属原子，2H++2e→2[H]；同时纳米硅催化下二氧化锆与[H]发生反应：ZrO2+4[H]→[Zr]+2H2O，促进[H]和Mex+生产，导致金属工件表面H+浓度急剧下降；当金属工件表面的Mex+和ZrF62-的浓度达到溶度积常数Ksp时，就会形成锆酸盐沉淀，锆酸盐沉淀与水分子水合形成成膜物质，以[Zr]和粘附于金属工件表面的二氧化钛胶粒为核不断堆积形成晶核，晶核继续长大成为晶粒，并在硅烷偶联剂作用和理堆积过程后，形成基体为锆酸盐与硅烷交联产物的陶化膜，其耐腐蚀性得到提高，防锈效果好。其中二氧化钛溶胶成型先于[Zr]成型，且金属工件表面的二氧化钛溶胶中二氧化钛浓度高于[Zr]，进而氟钛酸钾的添加有利加快膜晶核堆积，加快陶化膜成型。作为优选的，还包括增稠剂5-8份。通过采用上述技术方案，提高陶化剂所配制陶化液的粘性，进而当金属工件浸入陶化液时，金属工件表面的陶化液流动性较差，不易发生更换，继而在金属工件表面形成较为稳定的粘膜，阻碍金属工件表面的Mex+和[H]向外扩散，使得金属工件可在陶化液移动的同时进行表面陶化，实现一个盛有陶化液的陶化槽可进行金属工件的连续性陶化，同时粘膜富集金属工件表面的Mex+和[H]的浓度，加快氟锆盐沉淀和提高氟锆盐沉淀的致密度，进而缩短单次陶化的处理时间以及陶化膜的附着强度。作为优选的，所述增稠剂为海藻酸钠。通过采用上述技术方案，海藻酸钠具有明显的pH敏感性，当其在陶化液中时，由于陶化液的pH较低，其分子链收缩，陶化液不受粘性影响，而当金属工件进入陶化液后，金属工件与H+反应进而使pH值升高，海藻酸钠亲水性增强，分子链伸展，使金属工件表面的陶化液粘度增加，形成粘膜，继而避免增稠剂对陶化液整体的粘度变化，仅在金属工件表面形成粘膜，便于连续陶化过程中陶化液补充后混合均匀以及便于陶化槽内陶化液清理；由于金属工件表面为流动性差的粘膜，粘膜外为流动性良好陶化液，粘膜外表面的陶化液成分浓度相对稳定，继而当粘膜中ZrF62-浓度下降后，陶化液中的ZrF62-可快速向粘膜渗入进行补充，保持氟锆盐沉淀，保证陶化速率不降低；当金属工件表面开始出现膜层时，金属工件表面与H+的反应受到阻碍，H+反应生成[H]和Me反应生成Mex+的反应速率减小，粘膜内Mex+的浓度降低，H+浓度升高，此时粘膜中海藻酸钠由于pH值升高，亲水性下降，粘膜粘度降低，继而粘膜厚度减小，粘膜外陶化液向粘膜内侧的传质速率提高，使得粘膜中ZrF62-提高，保证Mex+和ZrF62-的浓度达到溶度积常数Ksp，提高后期成膜速率，再次缩短单次陶化的处理时间；另一方面，当陶化膜厚度达到一定值后，粘膜内外pH值趋于相等，粘膜溶解，无需清理，继而减少后续金属工件清理工作的负担。作为优选的，还包括脂肪醇聚氧乙烯醚7-15份。通过采用上述技术方案，当粘膜中氟锆盐沉淀的水合物堆积形成晶核时，脂肪醇聚氧乙烯醚可晶核进行包裹，继而限制晶核生长，使得晶粒粒度减小，粘膜防止细密的晶核或晶粒受到液体流动向金属工件表面扩散至陶化液中，减少陶化槽内积渣；另一方面细密的晶粒在硅烷偶联剂的作用粘连成膜，提高陶化膜对金属工件的络合力，并且所得陶化膜表面带有细密的凹陷或孔隙，进而提高陶化膜对后涂装的漆膜的络合力。作为优选的，所述硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷。通过采用上述技术方案，3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的氨基易与海藻酸钠中的羟基产生氢键，提高海藻酸钠在陶化剂中的溶解性，减少酒石酸电离H+后水合对海藻酸钠溶解性的影响。本专利技术的第二目的是针对现有技术的不足，提供有一种陶化液的配制方法，可减少配制过程中积渣。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种陶化液的配制方法，其步骤如下，S1：在配槽中加入700体积份数的去离子水，再加入15-35体积份数上述中含有增海藻酸钠的陶化剂并搅拌均匀，得到预配液；S2：向预配液中加入去离子水，将预配液体积份数补正至1000份；S3：检测预配液pH值，并加入氨水，调节预配液pH值至3.5-5.5，得到成品陶化液。通过采用上述技术方案，使用氨水作为调整剂，调节陶化液的pH值，继而避免引入其他金属子，减少配槽内积渣，以及防止其他金属离子与酒石酸螯合而降低陶化膜成膜效率。本专利技术的第三目的是针对现有技术的不足，提供有一种陶化工艺，保证陶化效果同时使得陶化工艺可连续操作进行，提高陶化工艺的效率。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种陶化工艺，其包括如下步骤，X1：工件挂载于传送吊架下方通过无磷清洗室喷淋清洗液，进行无磷预脱脂，再经过并浸入第一超声波清洗槽，进行超声波无磷清洗，得到脱脂工件；X2：脱脂工件经传送吊架传送并浸入第一水洗槽进行清洗；X3：X2所得工件从第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶化剂，其特征在于，包括如下组分及各组分的质量份数：氟锆酸钠5‑10份，氟钛酸钾3‑5份，硅烷偶联剂5‑10份，酒石酸5‑8份，去离子水62‑77份，纳米硅粉10‑15份。

【技术特征摘要】
1.一种陶化剂，其特征在于，包括如下组分及各组分的质量份数：氟锆酸钠5-10份，氟钛酸钾3-5份，硅烷偶联剂5-10份，酒石酸5-8份，去离子水62-77份，纳米硅粉10-15份。2.根据权利要求1所述的一种陶化剂，其特征在于，还包括增稠剂5-8份。3.根据权利要求2所述的一种陶化剂，其特征在于，所述增稠剂为海藻酸钠。4.根据权利要求3所述的一种陶化剂，其特征在于，还包括脂肪醇聚氧乙烯醚7-15份。5.根据权利要求3所述的一种陶化剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷。6.一种陶化液的配制方法，其步骤如下，S1：在配槽中加入700体积份数的去离子水，再加入15-35体积份数的权利要求3-5任意一项所述的陶化剂并搅拌均匀，得到预配液；S2：向预配液中加入去离子水，将预配液体积份数补正至1000份；S3：检测预配液pH值，并加入氨水，调节预配液pH值至3.5-5.5，得到成品陶化液。7.一种陶化工艺，其包括如下步骤，X1：工件挂载于传送吊架（6）下方通过无磷清洗室（1）喷淋清洗液，进行无磷预脱脂，再经过并...

【专利技术属性】
技术研发人员：何泽宇，何朝连，
申请(专利权)人：厦门力九化工有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35