一种用于钢铁基体的草酸盐体系复合转化膜及其应用方法

本发明属于化学转化膜，尤其涉及一种用于钢铁基体的草酸盐体系复合转化膜及其应用方法。

背景技术：

1、钢铁基体磷化是广泛采用的转化膜技术，用于防锈、润滑及涂装前打底，效果好，性能稳定，但由于重金属及工作液中高磷的污染，使用受到很大限制。近几年出现了硅烷化与陶化等表面处理技术，具有显著的环保优势，但膜层薄，耐蚀性低，在钢铁基体上使用时基体容易生锈，导致整个涂层体系耐盐雾性能下降，难以大规模推广应用。目前在钢铁基体上还没有真正能够替代磷化的工业化应用技术。

2、草酸本身无毒无害，废水容易采用沉淀法或生化法处理，具有显著的环保优势，但草酸盐转化膜自身膜层薄、孔隙率大、溶解度高，耐蚀性、力学性能不能满足钢铁防锈及涂装前打底使用。因此，如何提高草酸盐转化膜的性能来使其满足钢铁防锈的需求是目前需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于钢铁基体的草酸盐体系复合转化膜及其应用方法，从而可以替代磷化的复合转化膜制备技术，用于钢铁基体防锈及涂装前打底。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、本发明提供了一种用于钢铁基体的草酸盐体系复合转化膜，所述草酸盐体系复合转化膜的制备原料由如下组分组成：草酸、柠檬酸钠、硝酸铈、醋酸锆和助剂。

4、优选地，所述草酸盐体系复合转化膜的制备原料中，所述草酸的浓度为15-35g/l，所述柠檬酸钠的浓度为0.04-2.0g/l，所述硝酸铈的浓度为0.02-1.0g/l，所述醋酸锆的浓度为0.2-2.0g/l，所述助剂的浓度为0.01-0.1mg/l。

5、优选地，所述硝酸铈和柠檬酸钠的质量比为1:2；

6、所述硝酸铈的浓度为0.06g/l，所述醋酸锆的浓度为1.0g/l；

7、优选地，所述助剂为由苯并咪唑、苯并五氮唑、聚乙二醇中的一种或者几种组合形成的水溶液。

8、优选地，所述苯并咪唑的浓度为0-0.05g/l，所述苯并五氮唑的浓度为0-0.05g/l，所述聚乙二醇的浓度为0-0.10g/l。

9、优选地，所述助剂为由苯并咪唑、苯并五氮唑、聚乙二醇共同组成的水溶液；

10、优选地，所述苯并咪唑的浓度为0.05g/l，所述苯并五氮唑的浓度为0.01g/l，所述聚乙二醇的浓度为0.05g/l。

11、其次，本发明提供了一种用于钢铁基体的草酸盐体系复合转化膜工作液的制备方法，每1l所述草酸盐体系复合转化膜工作液的制备方法包括如下步骤：

12、(1)称取0.04-2.0g柠檬酸钠，加水100ml，搅拌至溶解，制备得到柠檬酸钠水溶液，再称取0.02-1.0g硝酸铈，加至所述柠檬酸钠水溶液中，搅拌至澄清，制备得到硝酸铈溶液；

13、(2)称取0.01-0.1g助剂，加水50ml，搅拌溶解，制备得到助剂溶液；

14、(3)称取15-35g草酸，0.2-2.0g醋酸锆，置于容器中，加水500ml，搅拌至溶解；

15、(4)加入所述硝酸铈溶液与所述助剂溶液，加水至1l，即得到所述草酸盐体系复合转化膜工作液。

16、优选地，所述助剂由苯并咪唑、苯并五氮唑、聚乙二醇中的一种或者几种组合形成；

17、所述助剂中，苯并咪唑的质量为0-0.05g，所述苯并五氮唑的质量为0-0.05g，所述聚乙二醇的质量为0-0.10g。

18、其次，本发明提供了一种利用草酸盐体系复合转化膜进行钢铁基体防锈的应用方法，所述应用方法包括如下步骤：

19、(1)按照权利要求5所述的制备方法制备得到草酸盐体系复合转化膜工作液；

20、(2)将钢铁基体进行除锈处理后，经自来水水洗，得到除锈钢铁基体；

21、(3)将所述除锈钢铁基体进行脱脂处理后，经自来水水洗，得到脱脂钢铁基体；

22、(4)将所述草酸盐体系复合转化膜工作液进行水浴加热；

23、(5)将所述脱脂钢铁基体置于加热后的所述草酸盐体系复合转化膜工作液中静置；

24、(6)取出钢铁基体，经自来水水洗后，干燥得到包覆草酸盐体系复合转化膜的钢铁基体。

25、优选地，所述步骤(2)中，所述脱脂处理的方式为采用碳酸钠20g/l、op-101-4ml/l的弱碱性溶液浸渍5-10min。

26、优选地，所述步骤(3)中，所述钢铁基体除锈的方式为抛丸，砂纸打磨，或5-10％稀硫酸常温下浸渍5-10min。

27、优选地，所述步骤(4)中，所述水浴加热的温度为35-65℃；

28、所述步骤(5)中，所述静置的时间为3-25min。

29、本发明的有益效果在于：

30、本发明提供了一种利用草酸盐体系所制备的用于钢铁基体的复合转化膜，该转化膜的电化学阻抗达到1200-2600ω.cm2，膜层厚度在3μm-20μm，物相组成包括草酸铁、稀土盐、锆盐难溶物，微观形貌成四棱柱状，同时，各配方组合相互配合实现了协同的防锈效果，从而本发明所制备的复合转化膜可以有效实现钢铁基体防锈。

技术特征：

1.一种用于钢铁基体的草酸盐体系复合转化膜，其特征在于，所述草酸盐体系复合转化膜的制备原料由如下组分组成：草酸、柠檬酸钠、硝酸铈、醋酸锆和助剂。

2.根据权利要求1所述的一种用于钢铁基体的草酸盐体系复合转化膜，其特征在于，所述草酸盐体系复合转化膜的制备原料中，所述草酸的浓度为15-35g/l，所述柠檬酸钠的浓度为0.04-2.0g/l，所述硝酸铈的浓度为0.02-1.0g/l，所述醋酸锆的浓度为0.2-2.0g/l，所述助剂的浓度为0.01-0.1mg/l。

3.根据权利要求2所述的一种用于钢铁基体的草酸盐体系复合转化膜，其特征在于，所述助剂为由苯并咪唑、苯并五氮唑、聚乙二醇中的一种或者几种组合形成的水溶液。

4.根据权利要求3所述的一种用于钢铁基体的草酸盐体系复合转化膜，其特征在于，所述助剂中，所述苯并咪唑的浓度为0-0.05g/l，所述苯并五氮唑的浓度为0-0.05g/l，所述聚乙二醇的浓度为0-0.10g/l。

5.一种用于钢铁基体的草酸盐体系复合转化膜工作液的制备方法，其特征在于，每1l所述草酸盐体系复合转化膜工作液的制备方法包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种用于钢铁基体的草酸盐体系复合转化膜工作液的制备方法，其特征在于，所述助剂由苯并咪唑、苯并五氮唑、聚乙二醇中的一种或者几种组合形成；

7.一种利用草酸盐体系复合转化膜进行钢铁基体防锈的应用方法，其特征在于，所述应用方法包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种利用草酸盐体系复合转化膜进行钢铁基体防锈的应用方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述脱脂处理的方式为采用碳酸钠20g/l、op-10 1-4ml/l的弱碱性溶液浸渍5-10min。

9.根据权利要求8所述的一种利用草酸盐体系复合转化膜进行钢铁基体防锈的应用方法，其特在于，所述步骤(3)中，所述钢铁基体除锈的方式为抛丸，砂纸打磨，或5-10％稀硫酸常温下浸渍5-10min。

10.根据权利要求9所述的一种利用草酸盐体系复合转化膜进行钢铁基体防锈的应用方法，其特在于，所述步骤(4)中，所述水浴加热的温度为35-65℃；

技术总结本发明提供了一种用于钢铁基体的草酸盐体系复合转化膜及其应用方法，属于化学转化膜技术领域。该转化膜的制备原料由草酸、柠檬酸钠、硝酸铈、醋酸锆和助剂组成。其中，草酸的浓度为15‑35g/L，柠檬酸钠的浓度为0.04‑2.0g/L，硝酸铈的浓度为0.02‑1.0g/L，醋酸锆的浓度为0.2‑2.0g/L，助剂的浓度为0.01‑0.1mg/L。助剂可由苯并咪唑、苯并五氮唑、聚乙二醇中的一种或几种组合而成。该复合转化膜具有良好的防锈效果，可以替代传统的磷化转化膜，实现钢铁基体的绿色防锈。技术研发人员：冯立明,张恒,高晓雨,冯以盛受保护的技术使用者：山东建筑大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13