[发明专利]带锈钢材表面处理液

说明书

本发明属于表面与介质反应的金属材料表面化学处理领域。主要适用于带锈钢材的表面处理。

表面处理是保证涂装质量的重要环节。通常在涂装前，都要对钢材表面进行除锈处理。常用的除锈方法有人工打磨、机械除锈、化学除锈等。这些方法虽都能够达到一定的效果，但都有如下共同的缺点：劳动强度大，操作条件恶劣，环境污染严重，有的还投资大能耗高，有的除锈不彻底，效率低。

目前，现有技术中，已开发出带锈涂料，这类涂料可以直接涂覆在生锈的钢材表面，通过对锈层的渗透、转化或稳定的功能，起到保护作用，从而省去除锈工作。这类涂料的缺点是对锈层的厚度、均匀性要求严格;涂料绝大部分为有机溶剂，成本高。由于两个方面的不足，使其应用范围受到了限制。

中国专利申请CN89106642·X提供了一种铁锈转化剂及其使用方法。它是一种由固、液两相组成的带锈金属材料表面处理剂，用于处理不必预先完全脱锈的钢板。该转化剂存在如下缺点：

①只能对铁锈产生作用，不能保证被处理后形成的表面保护层的连续性。

②它由两相组成，使用不方便，且不能用在带油污的表面。

③溶剂采用去离子水，成本较高。

本发明的目的在于提供一种既能化锈除锈，又能防锈的带锈钢材表面处理液。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是以磷酸为主和以水为基的，并含有氧化锌、硝酸钾、重铬酸钾、有机酸、活性剂、磷酸盐、铁粉和渗透剂的处理液。

本发明带锈钢材表面处理液的具体化学成分（重量%）为：

水40～70%，磷酸（H₃PO₄，85%），15～60%，氧化锌（ZnO）0.3～4.0%，硝酸钾（KNO₃）0.2～10%，重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）0.1～1.0%，有机酸0.05～0.5%，活性剂0.01～1.0%，磷酸盐≤0.2%，铁粉0.2～0.8%，渗透剂≤2.0%。

其中水为工业用水。

有机酸为酒石酸或柠檬酸中任一种或两者之和。

活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、石油磺酸钠、十二醇硫酸钠、烷基聚氧乙烯磷酸脂、十二烷基醇酰胺磷酸脂中的任一种或任两种以上之和。

磷酸盐为磷酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠中的任一种或任两种以上之和。

渗透剂为丙三醇，山梨糖醇、聚乙二醇中的任一种或任两种以上之和。

铁粉中的含碳量＞1.5%。

在上述成分中，磷酸不仅可与钢材表面锈层发生反应，使其转化为稳定的保护膜层，而且可对未生锈部分产生磷化作用，从而保证了保护膜层的连续性和整体性。因此，对均匀的或不均匀的生锈表面均可处理。

所含的重铬酸盐在酸性介质中的强氧化作用，可使钢材未锈的表面钝化，同时也能封闭磷化膜缺陷，并促进磷化膜的沉积，从而提高了防护膜层的耐蚀性。另外，处理液中的磷酸盐类具有缓蚀作用，也增强了膜层的防锈效果。

有机酸对三价铁的络合作用，可以促进磷化过程的进行。

渗透剂的作用在于可使处理液对锈层的作用更强烈、彻底。

处理液中的活性剂可以改善与钢材表面的亲润性，并能处理表面存在的少量油污，给实际操作带来方便。

本发明处理液以水为基，可使干燥过程不挥发有机物，不污染环境。

按照上述化学成分范围进行配料，经充分混合反应后，即成为本发明带锈钢材表面处理液。

本发明处理液可广泛用于带锈的（包括全锈或部分锈）的各种钢材表面的处理。

本发明不仅能化锈除锈，而且还有显著的防锈作用，经本发明处理液处理后的钢材表面形成一层防护膜。X射线衍射试验表明，该膜层中含有多种晶形的铁和锌的磷酸盐、铬酸盐。

经盐雾试验和湿热试验表明，处理后钢材表面所形成的防护膜具有优异的耐蚀性。

在35℃温度和pH＝7的条件下，对经本发明处理液处理后的钢材表面，以5%NaCl溶液连续喷雾20小时（试验按ASTM    B117进行），表面形成的防护膜仍无锈，也不松动脱落。而一般磷化膜耐盐雾时间只有1～2小时。

在相对湿度RH＝100%，温度为49℃的条件下，对经本发明处理液处理后的钢材表面，按照ASTMD1735进行湿热试验，经72小时试验后，其防护膜仍不起泡，无返锈。

而且，经本发明处理液处理后的钢材表面与环氧类、醇酸类、酚醛类、橡胶类、沥青类、聚氨脂类等涂料具有良好的相容、配套性。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：