[发明专利]一种水相防锈清洗剂

说明书

本发明公开了一种取代钢铁涂装前磷化工艺的无磷水相防锈清洗剂，该水相防锈清洗剂含有下列组分(重量份数)：乙二胺类线性同系物和钼酸共10‑40份、酰胺类化合物4‑20份、碱源18‑30份、无磷非离子表面活性剂15‑25份、水余量。本发明耐CuSO₄溶液点蚀的时间可达到9‑20min，大大超过传统磷化膜耐CuSO₄溶液点蚀的时间只有1‑5min的标准；而且表面涂装后的涂层附着力与传统磷化膜相当。本发明完全无磷，绿色环保，完全能替代传统磷化溶液。

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，涉及一种取代钢铁涂装前磷化工艺的无磷水相防锈清洗剂。

背景技术

随着国民经济的快速发展，钢铁已经成为现代社会经济生活中必不可少的金属材料，它与人类的生活密切相关。全球钢铁的产量和用量占据金属材料的首位。由于钢铁的主要成分是铁(Fe)，属于较活泼金属，其物理化学性质决定了它极易受环境的影响，容易与空气中的氧气、水等介质发生缓慢的氧化反应，出现锈蚀，无法保证后处理的质量，从而大大的减少了使用寿命，造成大额的经济损失。为了满足钢铁产品的防锈、防腐、美观、耐用的要求，需要对其进行涂装处理。在世界范围内，金属表面装饰与保护约有2/3是通过表面涂装来实现的。为了保证涂装效果的最佳化，需要对被涂工件进行表面预处理，一般是进行磷化处理。

磷化处理是指金属经含有锌(Zn)、锰(Mn)、铬(Cr)、铁(Fe)等磷酸盐的溶液处理后，在基底金属表面形成一层不溶性、非金属、不导电的、多孔的磷酸盐膜的过程。磷化技术的发展己有一百多年历史，用途包括涂装打底、防锈、耐磨减摩化、电绝缘、表面装饰等，广泛应用于汽车、军工、电器、机械等各个工业领域。作为涂装底层是磷化的最大工业应用，约占磷化总的工业应用的60-70％。

虽然涂装打底磷化具有为基体金属提供短期工序间保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；提高涂层的附着力与防腐蚀能力的作用。但是该工艺存在不可避免的缺陷：

①工艺复杂工序多，高耗能，操作不方便。

②磷化废水高污染且排放量大，处理困难，运行费用高。

因此，磷化过程能耗大、成本高、废水处理困难，研制一种效果与磷化工艺相当，既有工序间短期的防锈功能，又能提高涂层与钢铁基材的结合力的环保新产品新工艺，取代钢铁涂装前的磷化工艺具有重要意义。

近年来，采用硅烷化技术替代磷化工艺是研究的热点。硅烷化技术是以有机硅烷为主要原料，采用超薄化学涂层替代传统的结晶型磷化保护层，在金属表面形成一层超薄的类似磷化晶体的三维网状结构的硅烷膜，与金属底材和涂料涂层均有良好的附着力。专利号为200810020748.2的中国专利，公开了一种以硅烷偶联剂为主要成分，复配水分散性二氧化硅、氟化物和乙酸的金属表面磷化替代剂。申请号为200910145019.4的中国专利，公开了一种金属涂装前表面预处理剂，主要由水溶性的含F络合物(H₂TiF₆、H₂ZnF₆、H₂HfF₆、H₂SiF₆或它们的盐类)、成膜剂(纳米级的SiO₂、TiO₂、ZnO₂)和偶联剂(水溶性硅烷偶联剂、钛交联剂或铝锆交联剂溶液)组成。专利号为2010248156.3的中国专利，公开了一种以含氮双硅烷为主要成膜剂的有机硅金属表面处理剂。申请号为201110094961.X的中国专利，公开了一种代替或部分代替传统锌系磷化和铁系磷化的金属表面硅烷化处理剂。所述金属表面硅烷化处理剂包括机硅烷、有机酸、醇、促进剂和去离子水。硅烷化技术和磷化工艺相比，具有工艺简单，不会产生重金属的废水及废渣和对环境友好等优点。但是，硅烷在水溶液中容易发生缩聚反应，稳定性较差，而且单纯的硅烷处理工艺难以在生产工艺中达到传统磷化工艺的性能要求，其应用目前仍然难于规模化推广。