植酸在金屬表面處理中的應用

1、植酸在金屬表面處理中的應用植酸亦稱環(huán)己六醇六磷酸脂，是從糧食作物中提取的天然無毒化工產(chǎn)品，植酸特殊的分子結構及理 化性能，決定了其在金屬表面處理中的重要應用價值。尤其是在環(huán)境保護日益強化的今天,植酸產(chǎn) 品在金屬表面處理中必將占有極其重要的位置。植酸的防護機理植酸分子量為660,分子式為C6H18O24P6。植酸分子中含有六個磷酸基，故易溶于水，具有較 強的酸性。植酸分子中具有能同金屬配合的24個氧原子、12個羥基和6個磷酸基。因此，植酸是 一種少見的金屬多齒螯合劑。當與金屬絡合時,易形成多個螯合環(huán)，所形成的絡合物穩(wěn)定性極強，即 使在強酸性環(huán)境中，植酸也能形成穩(wěn)定的絡合物。植酸分子結構中6個磷酸

2、基只有一個處在a位,其它5個均在位上,其中有4個磷酸基處于同一 平面上。因此，植酸在金屬表面同金屬絡合時，易在金屬表面形成一層致密的單分子保護膜,能有效 地阻止02等進入金屬表面，從而抵抗了金屬的腐蝕。植酸處理后的金屬表面由于形成的單分子有 機膜層同有機涂層具有相近的化學性質(zhì)，同時還由于膜層中含有的羥基和磷酸基等活性基因，能與 有機涂層發(fā)生化學作用。因此，植酸處理后的金屬表面與有機涂料有更強的粘接能力。利用植酸的 上述特殊性能，我們將植酸應用于金屬防腐、常溫磷化、無鉻鈍化等工藝中，取得良好的效果。植酸在金屬表面處理中的應用2.1低氰堿性鍍鋅液的添加劑除一價金屬外,植酸能和所有二價及二價以上的金

3、屬離子結合成植酸鹽，具有在較寬PH值范圍內(nèi)能 與各種金屬離子絡合作用的特性。同時，植酸或其鹽類可代替氰化鈉進行低氰或無氰電鍍,不僅能 大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，還能明顯降低環(huán)境污染。植酸替代氰化鈉用于堿性低氰鍍鋅 是很好的例子。在堿性鍍鋅液中,添加一種或二種以上的植酸或植酸鹽和一種或二種以上的水溶性 高分子化合物，及一種或二種以上的芳香醛組合成復合添加劑。鍍液組成為:氧化鋅1。g /L,氰化鈉 10 g / L，苛性鈉 70 g / L，植酸 0.15 g /L,聚乙烯亞胺 0.2 g / L,胡椒醛 0.3 g / L ,25 C ,2 A/ dm2。能得到光潔度好、鍍層致密、電流密

4、度范圍寬、具有綜合優(yōu)良性能的鍍層。2.2無鉻鍍鋅鈍化液用植酸復配的緩蝕添加劑替代鉻酸鹽進行鈍化處理，膜層具有很好的緩蝕性能。鈍化液配方硅酸鈉（4。）4。g / L,硫酸（98%）3 g/L,過氧化氫（98%）4。g / L,硝酸（io%）5g/L, pH值 2一3。（2）緩蝕添加劑HEDP（5O%）5g/L, NTP（5O%）5g/L, EDTMP（5O%）5 g / L, g/L。（3）鈍化液配制將4。%的硅酸鈉緩慢加入水中，邊加邊攪拌，然后緩慢加入稀硫酸，然后依次加入過氧化氫、硝酸、 緩蝕添加劑。（4）工藝流程鍍鋅層冷水洗鈍化液中浸漬1。20S冷水洗烘干對鍍鋅層進行鈍化處理能明顯延緩鈍化膜

5、的腐蝕，這是由于植酸有6個活性磷酸基，可與離子螯合 形成單分子致密防護膜，增強了鈍化膜的抗腐蝕性能。鈍化膜外觀白殼、均勻、細致，經(jīng)3%氯化鈉和OOO5mol/L硫酸溶液浸漬后，在潮濕環(huán)境中觀察,試片1%面積出現(xiàn)蝕點或銹斑的時間超過7。h。2.3化學鍍絡合劑在化學鍍中,絡合劑的使用直接影響鍍液的穩(wěn)定性、使用壽命和沉積速度，以植酸為絡合劑配制的N i-P化學鍍液沉積速度22pm/ h而溶液壽命可達8個周期以上。鍍液成分及工藝條件:NiSO46H2O23g/L, NaH2 PO2-H2O35 g / L, N a2C6H5O7-2H2O35 g /L,植酸 5 g /L,輔助絡合劑 1。g /L,加

6、速劑 16 g /L,潤濕劑。.。5 g / L, pH值 4.55.。，裝載量 1.7dm2/L。2.4 低溫快速磷化液2.4.1配方及工藝條件氧化鋅1.82 g/L,磷酸1og/L,磷酸二氫鈉15 g / L,草酸。.2 g / L，檸檬酸。.2 g / L,六偏磷酸鈉。.3 g / L,磷酸氫二銨3 g /L,硫脲0.02 g /L,對苯二酚。.5 g / L，植酸。.5 g / L, pH值23。按上述配方量稀釋1015倍使用，20-35C,磷化時間為5-i5min。耐硫酸銅時間300s ,磷化面積 45-60 m2/ kg ,膜重 2.0-3-4 g /m2。2.5金屬表面防腐涂布劑

7、將涂布劑涂在鐵、鋅、鋁及合金表面上,其耐蝕性和涂漆后的耐蝕性，以及涂料膜的附著力都能大 大提高。2.4.1配方氟鈦酸銨 10 g / L，植酸 16 g / L，硅膠 30 g / L, PVA（聚合度 1400）50 g /L, pH 值 5-3。2 使用方法3被涂金屬件先用有機溶劑擦拭,除去表層污垢，再用涂布器將防腐涂布劑涂在金屬表層，防腐劑 用量為10mg/m2,涂布后在120C循環(huán)熱風中干燥35 s。2.6 金屬防腐劑適用于與氣相或液相水接觸的金屬及合金表面的防腐。2.6.1配方植酸3 g/L,苯甲酸鈉7.5 g/L,三乙醇胺適量,pH值7。22.6.2防腐性能將鋁片放在含上述防腐劑5

8、0mg/L的水溶液中浸泡7天，金屬表面光亮,無腐蝕孔洞。2.7金屬表面磷化膜漂洗劑鋅系磷化膜漂洗劑可有效地提高磷化膜與漆層的抗腐蝕能力,并改善磷化膜與漆層的粘接性能，阻 止噴涂漆膜顏色的變化。本配方以植酸替代鉻酸鹽有效地降低污染，改善環(huán)境。2.7.1配方植酸0.5 g/L，氫氧化鈉適量,pH值3.0。2.7.2 使用方法將磷化處理過的金屬件在漂洗液中浸泡10 s，處理后用去離子水沖洗干凈，晾無 然后用電泳涂漆工藝 將金屬件涂上一層20pm厚的水溶性樹脂膜,最后在170C下烘烤30min。經(jīng)對比試驗，表面綜 合性能均優(yōu)于鉻酸鹽處理法。2.8鋁及其合金鈍化處理將鋁及其合金放入含鈦、鋯、鐵離子中的二

9、種或二種以上、PH值為9的堿性水溶液中進行處理, 然后水洗,干燥，再用含植酸的酸性溶液處理，使其具有很好的防腐性，涂膜致密，外觀優(yōu)良。2.7.2堿性金屬水溶液配方及工藝條件六氟鈦酸0.2 g/L，硫酸鋯0.2 g/L，氫氧化鐵g / L,有機酸1 g / L,氫氧化鈉適量，pH值11.5 13.8, 70 C。2.8.2操作方法將銀 鋁合金材料在上述堿性水溶液中浸漬6 s，用水洗凈后，放入含植酸20g/L的水溶液中（pH 值3.5）, 60 C下浸漬6 s ,用去離子水清洗干凈,干燥即可。2. 9水溶性介質(zhì)中金屬緩蝕劑植酸是水溶性介質(zhì)中銅、錫、鋅和鋼等金屬材料的優(yōu)良緩蝕劑。電化學法測定表明,植

10、酸及其鹽是比銅材常用緩蝕劑苯并三唑及其衍生物更為有效的銅腐蝕阻止 劑。銅的點蝕在供水系統(tǒng)和制）令系統(tǒng)中十分常見,加入植酸能十分有效地阻止這種腐蝕。有人模擬 熱水供應系統(tǒng)，測定了銅管內(nèi)表面腐蝕電位。當水中含Cl-3mg/L,60C,銅的點蝕電位為+15。 mV（vsSCE）,如向水中加入植酸，腐蝕電位突然降低，再加入Cl-亦是如此，此時，銅管表面 為一層蘭綠色物質(zhì)所覆蓋。當熱水中的植酸濃度維持在0.01%0.1%時,就能抑制熱水供應系統(tǒng)中 銅管的腐蝕。植酸及其鹽不僅能阻止供水系統(tǒng)中銅材的腐蝕，還能有效地阻止制令系統(tǒng)中銅材的腐 蝕,如向制冷劑中加入0.1%N2H4和1%的植酸就能阻止銅的腐蝕,腐蝕

11、損失率僅為1.28x10-7 g / m2- h。植酸及其鹽對銅合金亦有較強的抗蝕能力對黃銅腐蝕行為進行研究,發(fā)現(xiàn)在pH值為4.43 的HAc NaAc緩沖的0.5mol / LNaC l空氣飽和的水溶液中,阻止銅,鋅溶解能力為:植酸 硫代乙醇酸苯并三唑。植酸及其鹽對銅及其合金的緩蝕作用與介質(zhì)的pH值有一定關系。在硼 酸及其鈉鹽水溶液中，當pH0.2時,植酸對銅和銅鋅合金均有緩蝕作用，當pH 9.2時,只對銅有 緩蝕作用,而對銅鋅合金不僅沒有緩蝕作用,反而會加快腐蝕。如用植酸鈣鹽作緩蝕劑,對銅和 銅鋅合金在各種pH值范圍內(nèi)均有緩蝕作用。2.10鍍鋅板防蝕 早在80年代初就有人研究了植酸用于熱鍍

12、鋅板、鑄鐵和鋼材表面處理發(fā)現(xiàn)雜環(huán)化合物（如巰基苯 并三唑）、氟化物、氯化物或硼酸鹽和植酸或植酸鹽其中植酸3W/L）組成的處理液于80C浸漬 后,130 C烘干。處理后的金屬材料經(jīng)鹽霧試驗24 h，未發(fā)現(xiàn)有銹蝕現(xiàn)象發(fā)生。鍍鋅板發(fā)黑處理也 可使用植酸及其鹽。將鍍鋅板浸漬在以植酸為螯合劑的處理液（pHi.5 ）中，發(fā)黑合金元素有Ni、Co、Fe、Cu、Cr、M o或Sn等。處理后 的鍍鋅板呈均勻的暗黑色，具有很強的抗蝕能力,是汽車、電子設備、家具和建筑等的理想材料。 鍍鋅板經(jīng)植酸處理后，在提高其抗蝕性的同時,又提高了其表面與有機涂料之間的粘接力。美國專 利US 4341558公開了一種非鉻金屬表面處

13、理劑，該處理劑由鈦或鋯化合物、植酸、硅膠或成膜劑 組成理后的金屬材料,可不需水洗,直接于120。干燥，最后涂以醇酸樹脂密胺漆。經(jīng)鹽霧試驗發(fā) 現(xiàn)，該有機涂層附著力和金屬材料抗蝕性遠優(yōu)于常規(guī)的鉻酸鹽處理法。該專利提供用于鍍鋅板的表 面處理劑為:（NH4）2TiF6i.0%,50%植酸溶液為1.6%,硅膠2003.0%,去離子水94.4%。2.11鍍錫板的防蝕以各種植酸鹽進行表面處理后的鍍錫板有良好的抗氧化性、耐磨性和焊接性,可抵抗硫所引起的黑 斑，并且有極佳的外觀。日本浮田恒夫等人提出了一種無鉻電鍍錫罐表面處理方法。其處理液由磷 酸0.5-10g/L（以PO4計）、植酸或植酸鹽0.22 g/L和氯化鈉、氯化鈣、氧化物等組成，處 理后的鍍錫罐抗蝕性優(yōu)于鉻酐法。專利介紹了一種鍍錫板表面處理方法。2.12防腐涂料添加劑在防腐涂料中加入少量植酸及其鹽，能提高涂料的附著力和抗蝕能力。2.13其他植酸還能用于鋁及鋁合