阅读说明：本技术 一种防锈铝合金无铬钝化剂及其制备方法 (Antirust aluminum alloy chromium-free passivator and preparation method thereof ) 是由 张广勋 沈勇 王超 王清芳 于 2020-08-01 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种防锈铝合金无铬钝化剂及其制备方法,涉及铝合金钝化技术领域,包括下述重量份的原料：草酸、植酸、磷酸、硝酸、硅溶胶、硅烷偶联剂、水溶性硅树脂、成膜助剂和水。包括如下步骤：A、按重量称取原料加入水中搅拌均匀；B、将硅溶胶、硅烷偶联剂、成膜助剂等加入到步骤A的混合液中搅拌；C、除去杂质后,得到防锈铝合金无铬钝化剂。本发明中硅溶胶属胶体溶液、无臭、无毒,不影响被覆盖物的本色,通过成膜助剂的设置,能够与原料进行复配后得到复合型铝合金钝化剂,能在铝合金表面形成具有网状结构的致密的薄膜,本发明不含任何有毒有害物质对人体及环境无害,可以循环使用,钝化效果较好,具有良好的的经济效益和社会效益。(The invention provides an antirust aluminum alloy chromium-free passivator and a preparation method thereof, which relate to the technical field of aluminum alloy passivation and comprise the following raw materials in parts by weight: oxalic acid, phytic acid, phosphoric acid, nitric acid, silica sol, a silane coupling agent, water-soluble silicon resin, a film-forming assistant and water. The method comprises the following steps: A. weighing the raw materials according to the weight, adding the raw materials into water, and uniformly stirring; B. adding silica sol, a silane coupling agent, a film-forming additive and the like into the mixed solution obtained in the step A and stirring; C. after impurities are removed, the antirust aluminum alloy chromium-free passivator is obtained. The silica sol belongs to a colloidal solution, is odorless and nontoxic, does not affect the natural color of a covered object, can be compounded with raw materials through the arrangement of the film-forming assistant to obtain the composite aluminum alloy passivator, can form a compact film with a net-shaped structure on the surface of the aluminum alloy, does not contain any toxic and harmful substances, is harmless to human bodies and the environment, can be recycled, has a good passivation effect, and has good economic and social benefits.)

一种防锈铝合金无铬钝化剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及铝合金钝化技术领域，尤其涉及一种防锈铝合金无铬钝化剂及其制备方法。

背景技术

铝合金具有许多优良的性能，被广泛用于交通运输、包装容器、航空航天、家用电器、机械制造、建筑型材、电子通讯等多个领域。但铝合金的抗腐蚀性、耐磨性、硬度等性能较差，在使用过程中容易受到腐蚀，因此铝型材在涂装前必须经过有效的表面处理，以避免或减少腐蚀。

铬酸盐钝化处理作为最常用的铝合金表面处理技术，具有使用方便，价格低廉，耐腐蚀性能及装饰性能较好的优点，但是处理溶液中的六价铬毒性大、对环境污染严重，已被多国出台政策法规限制或禁止使用。因此，寻求无铬钝化体系十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防锈铝合金无铬钝化剂及其制备方法，以解决上述技术问题。

本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：一种防锈铝合金无铬钝化剂及其制备方法，包括下述重量份的原料：

草酸3~8份、植酸8~12份、磷酸3~8份、硝酸3~8份、硅溶胶3~8份、硅烷偶联剂2~3份、水溶性硅树脂20~30份、成膜助剂40~50份和水100~200份。

优选的，所述水溶性硅树脂为甲基苯基含氢硅树脂。

优选的，所述硝酸的浓度为65~70%。

优选的，所述成膜助剂由下列重量份的原料制成：乙基苯基聚乙二醇50~80份、双酚A型环氧树脂10~15份，单硬脂酸甘油酯0.5~1份，乙二醇丁醚100~120份、二丙二醇丁醚100~120份、丙二醇丙醚80~100份、三羟甲丙烷三聚丙二醇醚50~100份、丙烯酸4~6份。

优选的，所述水溶性硅树脂的浓度为30～100g/L。

一种防锈铝合金无铬钝化剂，其特征在于：所述成膜助剂的制备方法包括如下步骤：

第一步、乙基苯基聚乙二醇、双酚A型环氧树脂、单硬脂酸甘油酯加入反应容器中搅拌2~2.5h；

第二步、将乙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、丙二醇丙醚和三羟甲丙烷三聚丙二醇醚加入到第一步的反应容器中，搅拌至熔融；

第三步、将丙烯酸加入到第二步的反应容器中，搅拌，反应2~3h，然后调节ph值至6~7，制得所需成膜助剂。

一种防锈铝合金无铬钝化剂及其制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、按重量称取原料，将草酸、植酸、磷酸、硝酸加入水中搅拌均匀，制得混合液；

B、将硅溶胶、硅烷偶联剂、水溶性硅树脂和成膜助剂加入到步骤A的混合液中，搅拌0.5~1h，冷却后，调节ph值至4~5；

C、将步骤B的混合物经过过滤网过滤，除去杂质后，得到防锈铝合金无铬钝化剂。

优选的，所述第一步中反应容器的温度为80~100℃，所述第二步中反应器的温度为130~150℃。

本发明的有益效果是：

本发明中硅溶胶属胶体溶液、无臭、无毒，有相当大的比表面积、粒子本身无色透明，不影响被覆盖物的本色，和其他物质混合时分散性和渗透性都非常好，通过成膜助剂的设置，能够与原料进行复配后得到复合型铝合金钝化剂，能在铝合金表面形成具有网状结构的致密的薄膜，有效的防止铝合金氧化生锈，对铝合金起到显著的保护作用，本发明不含任何有毒有害物质对人体及环境无害，可以循环使用，钝化效果较好、工艺适应性强，具有良好的的经济效益和社会效益。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。

下面描述本发明的具体实施例。

实施例1

一种防锈铝合金无铬钝化剂，包括下述重量份的原料：

草酸3份、植酸8份、磷酸3份、硝酸3份、硅溶胶3份、硅烷偶联剂2份、水溶性硅树脂20份、成膜助剂40份和水100份。

成膜助剂由下列重量份的原料制成：乙基苯基聚乙二醇50份、双酚A型环氧树脂10份，单硬脂酸甘油酯0.5份，乙二醇丁醚100份、二丙二醇丁醚100份、丙二醇丙醚80份、三羟甲丙烷三聚丙二醇醚50份、丙烯酸4份。

成膜助剂的制备方法包括如下步骤：

第一步、乙基苯基聚乙二醇、双酚A型环氧树脂、单硬脂酸甘油酯加入反应容器中搅拌2~2.5h；

第二步、将乙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、丙二醇丙醚和三羟甲丙烷三聚丙二醇醚加入到第一步的反应容器中，搅拌至熔融；

第三步、将丙烯酸加入到第二步的反应容器中，搅拌，反应2~3h，然后调节ph值至6~7，制得所需成膜助剂。

一种防锈铝合金无铬钝化剂的制备方法，包括如下步骤：

A、按重量称取原料，将草酸、植酸、磷酸、硝酸加入水中搅拌均匀，制得混合液；

B、将硅溶胶、硅烷偶联剂、水溶性硅树脂和成膜助剂加入到步骤A的混合液中，搅拌0.5~1h，冷却后，调节ph值至4~5；

C、将步骤B的混合物经过过滤网过滤，除去杂质后，得到防锈铝合金无铬钝化剂。

实施例2

一种防锈铝合金无铬钝化剂，包括下述重量份的原料：

草酸5份、植酸10份、磷酸5份、硝酸5份、硅溶胶5份、硅烷偶联剂2.5份、水溶性硅树脂25份、成膜助剂45份和水150份。

成膜助剂由下列重量份的原料制成：乙基苯基聚乙二醇65份、双酚A型环氧树脂12份，单硬脂酸甘油酯0.8份，乙二醇丁醚110份、二丙二醇丁醚110份、丙二醇丙醚90份、三羟甲丙烷三聚丙二醇醚75份、丙烯酸5份。

成膜助剂的制备方法包括如下步骤：

第一步、乙基苯基聚乙二醇、双酚A型环氧树脂、单硬脂酸甘油酯加入反应容器中搅拌2~2.5h；

第二步、将乙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、丙二醇丙醚和三羟甲丙烷三聚丙二醇醚加入到第一步的反应容器中，搅拌至熔融；

第三步、将丙烯酸加入到第二步的反应容器中，搅拌，反应2~3h，然后调节ph值至6~7，制得所需成膜助剂。

一种防锈铝合金无铬钝化剂的制备方法，包括如下步骤：

A、按重量称取原料，将草酸、植酸、磷酸、硝酸加入水中搅拌均匀，制得混合液；

B、将硅溶胶、硅烷偶联剂、水溶性硅树脂和成膜助剂加入到步骤A的混合液中，搅拌0.5~1h，冷却后，调节ph值至4~5；

C、将步骤B的混合物经过过滤网过滤，除去杂质后，得到防锈铝合金无铬钝化剂。

实施例3

一种防锈铝合金无铬钝化剂，包括下述重量份的原料：

草酸3~8份、植酸8~12份、磷酸3~8份、硝酸3~8份、硅溶胶3~8份、硅烷偶联剂2~3份、水溶性硅树脂20~30份、成膜助剂40~50份和水100~200份。

成膜助剂由下列重量份的原料制成：乙基苯基聚乙二醇50~80份、双酚A型环氧树脂10~15份，单硬脂酸甘油酯0.5~1份，乙二醇丁醚100~120份、二丙二醇丁醚100~120份、丙二醇丙醚80~100份、三羟甲丙烷三聚丙二醇醚50~100份、丙烯酸4~6份。

成膜助剂的制备方法包括如下步骤：

第一步、乙基苯基聚乙二醇、双酚A型环氧树脂、单硬脂酸甘油酯加入反应容器中搅拌2~2.5h；

第二步、将乙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、丙二醇丙醚和三羟甲丙烷三聚丙二醇醚加入到第一步的反应容器中，搅拌至熔融；

第三步、将丙烯酸加入到第二步的反应容器中，搅拌，反应2~3h，然后调节ph值至6~7，制得所需成膜助剂。

一种防锈铝合金无铬钝化剂的制备方法，包括如下步骤：

A、按重量称取原料，将草酸、植酸、磷酸、硝酸加入水中搅拌均匀，制得混合液；

B、将硅溶胶、硅烷偶联剂、水溶性硅树脂和成膜助剂加入到步骤A的混合液中，搅拌0.5~1h，冷却后，调节ph值至4~5；

C、将步骤B的混合物经过过滤网过滤，除去杂质后，得到防锈铝合金无铬钝化剂。

实施例4

一种防锈铝合金无铬钝化剂，包括下述重量份的原料：

草酸5份、植酸10份、磷酸5份、硝酸5份、硅溶胶5份、硅烷偶联剂2.5份、水溶性硅树脂25份和水150份。

一种防锈铝合金无铬钝化剂的制备方法，包括如下步骤：

A、按重量称取原料，将草酸、植酸、磷酸、硝酸加入水中搅拌均匀，制得混合液；

B、将硅溶胶、硅烷偶联剂和水溶性硅树脂加入到步骤A的混合液中，搅拌0.5~1h，冷却后，调节ph值至4~5；

C、将步骤B的混合物经过过滤网过滤，除去杂质后，得到防锈铝合金无铬钝化剂。

实施例1~3中，改变各原料的用量，制备的过程和方法保持不变。

实施例4与实施例2相比，除去了原料中成膜助剂的添加，其他原料的用量和制备方法均不变。

对照组1

与实施例2相比，原料中除去了草酸，其他原料和制备方法不变。

对照组2

与实施例2相比，原料中除去了植酸，其他原料和制备方法不变。

对照组3

与实施例2相比，原料中除去了磷酸，其他原料和制备方法不变。

对照组4

与实施例2相比，原料中除去了硝酸，其他原料和制备方法不变。

对照组5

与实施例2相比，原料中除去了硅溶胶，其他原料和制备方法不变。

对照组6

与实施例2相比，原料中除去了硅烷偶联剂，其他原料和制备方法不变。

本发明防锈铝合金无铬钝化剂的性能研究如表1所示：

表1

表中可明显看出，实施例1到实施例3中的生锈面积大于其他组。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之 “上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。