本发明涉及腐蚀与保护技术，特别是一种水性防蚀处理剂及 其制备和应用方法。
目前，对金属表面防腐处理虽然有许多办法，但其涂层都不 尽人意，比如从文献检索得知，美国专利USP 4,266.975、USP4,0 26,710、USP 4,365,003所记载的防腐材料所形成的涂层成本高于 电镀锌的20％，由于防蚀处理液的稳定性差，不仅影响涂层诸性 能，还有带来管理防蚀处理液的麻烦，需要固化温度300-330℃。 因此，耗能大、成本高，防蚀剂的使用稳定性差，尤其在夏天高 温期不足3天性能明显下降，还有水系防腐剂的涂层耐磨性，耐 碰性以及耐化药性较差，尤为严重的是有表面脱落粉末现象。
鉴于现有技术存在的不足，本发明的目的是提出一种降低固 化温度，提高涂层性能，提高防蚀处理液稳定性的水性防蚀处理 剂及其制备和应用方法。
为达到上述目的，本发明的水性防蚀处理剂是通过以下方案 实现的。它主要由超细金属粉或片状金属粉及适宜比例的六价铬、 还原剂，反应促进剂、稳定剂、调整剂、分散剂、粘结剂、去离 子水组成，所采用的金属粉为锌、铝、镁、锰、镍以及它们的合 金。金属粉在涂复液中含量为40-600g/l。六价铬由重铬酸钾、 重铬酸钠、重铬酸镁、重铬酸锌、无水铬酸等之一铬的化合物构 成。按CrO3计算，金属粉对铬的重量比为1∶1至20∶1。还原 剂采用已二酸、琥珀酸、环已酸、辛二酸、顺丁稀二酸 酐、苹果酸、亚甲基丁二酸、丁醇、异丙醇、乙二醇、 丙二醇、二甘醇、双丙酮醇、丁二醇、二丙基二乙醇、 2-丁氧基乙醇之一。这种还原剂把铬酸化合物还原成铬 酸钝化膜，而且六价铬还原成水不溶性三价铬氧化物，使 片状金属重叠而成膜涂层的粘性剂。铬化合物对还原剂 的重量比率为1∶0.5～1∶500。分散剂可采用阳离子或阴 离子表面活性剂，也可使用非离子表面活性剂或氟系表面 活性剂。分散剂在水性涂覆液中，使各组分润湿，充分分 散，避免凝聚结块。所采用的非离子性表面活性剂，可用 聚壬苯酸乙二醇、聚对苯酚乙二醇、聚十二烷基苯酚乙 二醇、聚乙二醇十二烷基醚、聚乙二醇月桂酸酯、聚乙 二醇烷基醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基酚醚、聚 氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯硬脂酸醚、聚氧乙烯油酸 醚等。表面活性剂的使用是在总涂覆液的重量百分含量 为0.1～30％。这是因为表面活性剂的使用量小于0.1％时， 严重影响涂层的附着性，大于30％不仅浪费材料反而降低 附着性。为了提高防蚀性能及保持稳定性，采用磷酸、硼 砂、硼酸等化合物，其使用量对铬的化合物的重量比为 4∶1～1∶50。粘结剂一般采用羟乙基纤维素、甲基纤维 素、甲基羟基纤维素、丙基纤维素、甲基乙基纤维素。 粘结剂在涂覆液中起消泡作用，而且使涂覆水溶液容易粘 结在金属基体表面的作用。粘结剂的使用量一般为涂覆 液总重量的0.1～3％。调整剂可采用金属锂、锶、钡、钙 镁、锌、铅的氧化物之一，其使用量，以把涂覆液的PH 值调正到3～6。反应促进剂采用低分子有机酸，如甲酸、 已二酸、丙烯酸、甲基丙烯酸之一还原剂。这种还原剂 容易被一般氧化剂所氧化。因此涂覆液中加入适量反应 促进剂时，固化温度为160-240℃以下，得到附着性良好的 锌基铬酸盐防蚀涂层，其防蚀性能不仅达到未加反应促进 剂时，在300℃温度下干燥获得的锌基铬酸盐涂层性能， 而且涂层的附着性和涂覆液存放稳定性有着大幅度增 加。当然，如果不加反应促进剂时，固化温度采取160- 240℃时涂层很快剥落下来。反应促进剂的使用量对铬酸 化合物(CrO3)的重量比为2∶1～1∶50。反应促进剂使 用量过少不起效果，使用量过大反而起到涂层附着性差 的效果。去离子水占总涂覆液的20-80％。
本发明提供的一种水性处理剂的制备方法是先将金 属锌、铝、镁、锰、镍以及它们的合金之一，采用比重 为15的硬质合金球湿法球磨获得超细金属粉或超细片状 金属粉，超细片状金属粉其最大长度不超过80μM，片状 金属粉的厚度平均为0.2～0.6μM，然后加入六价铬，再加 入还原剂，反应促进剂、稳定剂调整剂分散剂粘结剂去离 子水，各组成部分比例与前述水性防蚀处理剂相同。在常 温下充分搅拌分散即可制成水性防蚀处理剂。
水性防蚀处理剂的防蚀应用方法，先将本发明水性防 蚀处理剂，涂覆在被涂物表面，获得热固型锌基铬酸盐涂 层，再涂上一 层硅酸盐化合物，其中Na2SiO3重量百分比为22，SiO2/Na2O为 3.22∶1，或涂上硅酸乙酯，或者氟系乳化液，这是针对只涂一 层水性防蚀处理剂涂层易存在许多小孔而采取的封孔措施。然后 在93°-180℃烘干10-20分钟即可形成防蚀保护层。
本发明的水性防蚀处理剂与现有技术比较具有以下优点和效 果。
1、性能稳定，易于管理，附着力强。
2、用这种处理剂的涂层，既无污染又无氢脆、耐盐雾(baCl) 等中性盐类，耐潮湿，耐大气污染，防蚀与电镀锌相比，五倍以 上的防蚀效果。且耐高温300℃又能耐低温(-196℃)。可做面柒， 也可作防蚀底层使用。固化温度降低100℃，降低成本约20％。
3、涂复工艺简单易行，只要工件表面除油后，即可用于浸 涂、滚涂、刷涂、喷涂(包括静电喷涂)都能得到令人满意的涂层， 而且复杂工件内外部都可涂复均匀。
4、由于采用在水性防蚀处理剂上的固化涂层表面再涂一层 水性硅酸盐物质或氟系乳液封孔，不仅提高涂层的附着强度和耐 蚀性，而且大幅度改善耐磨性，耐碰伤及耐化药性。实测得，锌 基铬酸盐涂层的铅笔硬度为3M，静磨擦系数为0.5左右，采用封 孔处理后，硬度可达5E，尤其采用氟系乳液封孔处理，静磨擦系 数可达小于0.3。这些性能的改进，大大拓宽了锌基铬酸盐涂层 的应用范围。例如螺帽、螺栓只用锌基铬酸盐涂层处理，上螺纹、 卸螺纹总是脱落粉末，严重影响防蚀效果，但采用锌基铬酸盐封 孔处理后完全避免了粉末脱落现象。特别是采用氟系乳液封孔处 理，锌基铬酸盐涂层的诸性能，得到了明显提高，开辟了更广阔 的应用范围。
按照ASTMB-117-88方法进行涂层的耐盐雾试验(5％NaCl35℃)，并按照089789-88的方法，测定二氧化硫腐蚀试验。试验 样品的腐蚀等级按下列标准观察。
5级——绝对没有形成红锈
4级——生成红锈10％或有许多小针孔红锈点，
3级——许多锈斑点并观察到红锈流带
2级——显著许多锈带
1级——全面覆盖红锈
评 价 实验例 1 2 3 4 比较例1 比较例2 盐雾试验240小时 5 5 5 5 3 5 SO试验3周期※ 2 2 4 5 1 -2
※1周期：24小时为一个试验周期
SO2浓度为666ppm饱和水蒸汽在40°±3℃温度下 水性防蚀处理剂。
因此，可广泛应用于汽车、造船、机械、电器、建筑、石油 化工等工业设备及零部件的表面防蚀处理。
以下提出本发明的实施例
实施例1
将研磨得到的片状锌取210g和铝30g，并加入180g丁二醇和 10g聚壬苯酚乙二醇，混和搅拌，与此同时加入8g氧化锌和55g铬 酸10g硼酸、8g粘结剂，最后加入6g丙稀酸和610ml去离子水充分 搅拌分散，即获得水性防蚀剂。然后在除油去锈的冷轧钢板上涂 覆50×70×1.5mm，经240℃温度下，烘干20分钟，冷却后得到涂 层固体分为200-250mg/dm2的光滑均匀的防蚀保护层。
实施例2
将研磨得到的片状锌180g和铝40g，加入180g丙二醇和8g聚 对苯酚乙二醇混合搅拌，然后注入580ml去离子水和铬酸50g，加 15g硼酸和6g粘结剂，最后加入5g氧化锌和4g乙二酸，混合搅抖 得到水性防蚀处理剂，其涂覆和固化按例1方法进行。
实施例3
按上述例1得到的水系涂层表面，用水系硅酸盐封孔剂上涂 后，在170℃温度下烘干10分钟，获得防蚀保护层。
实施例4
按上述例1获得的水系涂层表面，涂覆氟系乳液面涂封孔后， 在180℃温度下烘干10分钟，得到耐腐蚀、耐磨性、耐碰伤以及 化药性好的保护涂层。
本发明水性防蚀处理剂的涂层提供以下比较例，做为效果的 参照。
比较例1
按上述例1或例2的水性防蚀处理剂中，不加反应促进剂，而 配制的涂覆液后，按例1的方法涂覆和固化。
比较例2
按上述例1或例2获得的水性防蚀处理剂，不加反应促进剂而 获得的涂覆液，按例1的方法涂覆，固化温度采用300℃下烘干20 分钟。