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植酸亦称环己六醇六磷酸脂, 是从食粮作物中提取的自然无毒化工产物, 植酸特别的份子布局及理化机能, 决议了其在金属外表处置中的主要操纵代价。特别是在情况掩护日趋强化的明天, 植酸产物在金属外表处置中必将据有极为主要的地位。
1.植酸的防护机理
植酸份子量为660, 份子式为Ｃ6Ｈ18Ｏ24Ｐ6。植酸份子中含有六个磷酸基, 故易溶于水，具备较强的酸性。植酸份子中具备能同金属共同的24个氧原子、12个羟基和6个磷酸基。是以, 植酸是一种少见的金属多齿螯合剂。当与金属络应时 ,易构成多个螯合环, 所构成的络合物不变性极强 ,即便在强酸性情况中, 植酸也能构成不变的络合物。
植酸份子布局中6个磷酸基只要一个处在ａ位, 别的5个均在ｅ位上, 此中有4个磷酸基处于统一立体上。是以,植酸在金属外表同金属络应时, 易在金属外表构成一层致密的单份子掩护膜, 能有用地禁止Ｏ2等进入金属外表, 从而抵当了金属的侵蚀。植酸处置后的金属外表因为构成的单份子无机膜层同无机涂层具备附近的化学性子, 同时还因为膜层中含有的羟基和磷酸基等活性基因, 能与无机涂层产生化学感化。是以, 植酸处置后的金属外表与无机涂料有更强的粘接才能。操纵植酸的上述特别机能, 咱们将植酸操纵于金属防腐、常温磷化、无铬钝化等工艺中,获得杰出的结果。
2.植酸在金属外表处置中的操纵
2.1 低氰碱性镀锌液的增加剂除
一价金属外,植酸能和一切二价及二价以上的金属离子连系成植酸盐, 具备在较宽ｐＨ值规模内能与各类金属离子络合感化的特征。同时, 植酸或其盐类可取代氰化钠停止低氰或无氰电镀, 不只能大幅度进步产物品质, 下降出产本钱, 还能较着下降情况净化。植酸替换氰化钠用于碱性低氰镀锌是很好的例子。在碱性镀锌液中, 增加一种或二种以上的植酸或植酸盐和一种或二种以上的水溶性高份子化合物, 及一种或二种以上的芬芳醛组分解复合增加剂。镀液构成为:氧化锌10ｇ/Ｌ,氰化钠10ｇ/Ｌ,苛性钠70ｇ/Ｌ, 植酸0.15ｇ/Ｌ, 聚乙烯亚胺0.2ｇ/Ｌ, 0.3ｇ/Ｌ,25°Ｃ,2Ａ/ｄｍ2。能获得亮光度好、镀层致密、电流密度规模宽、具备综合杰出机能的镀层。
2.2 无铬镀锌钝化液用
植酸复配的缓蚀增加剂替换铬酸盐停止钝化处置, 膜层具备很好的缓蚀机能。
(1)钝化液配方
硅酸钠(40%)40ｇ/Ｌ, (98%)3ｇ/Ｌ, 过氧化氢(98%)40ｇ/Ｌ, 硝酸(10％)5g/L,ｐＨ值2～3。
(2)缓蚀增加剂
HＥＤＰ(50%)5ｇ/Ｌ, ＮＴＰ(50%)5ｇ/Ｌ, ＥＤＴＭＰ(50%)5ｇ/Ｌ, ｇ/Ｌ。
(3)钝化液配制
将40%的硅酸钠迟缓插手水中, 边加边搅拌, 而后迟缓插手稀, 而后顺次插手过氧化氢、硝酸、缓蚀增加剂。
（4)工艺流程
镀锌层 冷水洗 钝化液中浸渍10～20ｓ 冷水洗 烘干
对镀锌层停止钝化处置能较着延缓钝化膜的侵蚀, 这是因为植酸有6个活性磷酸基, 可与离子螯合构成单份子致密防护膜, 加强了钝化膜的抗侵蚀机能。
钝化膜外表白亮、平均、详尽,经3%氯化钠和0.005ｍｏｌ/Ｌ溶液浸渍后, 在湿润情况中察看, 试片1%面积呈现蚀点或锈斑的时候跨越70ｈ。
2.3化学镀络合剂
在化学镀中,络合剂的利用间接影响镀液的不变性、利用寿命和堆积速率, 以植酸为络合剂配制的Ｎi-Ｐ化学镀液堆积速率≥20μｍ/ｈ,而溶液寿命可达
8个周期以上。镀液成份及工艺前提:ＮｉＳＯ4·6Ｈ2Ｏ23ｇ/Ｌ, ＮａＨ2ＰＯ2·Ｈ2Ｏ35ｇ/Ｌ, Ｎａ2Ｃ6Ｈ5Ｏ7·2Ｈ2Ｏ35ｇ/Ｌ, 植酸5ｇ/Ｌ, 帮助络合剂10ｇ/Ｌ,加速剂16ｇ/Ｌ, 润湿剂0.05ｇ/Ｌ, ｐＨ值4.5～5.0, 装载量1.7ｄｍ2/Ｌ。
2.4 高温疾速磷化液
2.4.1配方及工艺前提
氧化锌1.8～2ｇ/Ｌ, 磷酸10ｇ/Ｌ, 磷酸二氢钠15ｇ/Ｌ, 草酸0.2ｇ/Ｌ,柠檬酸0.2ｇ/Ｌ, 六偏磷酸钠0.3ｇ/Ｌ, 磷酸氢二铵3ｇ/Ｌ, 硫脲0.02ｇ/Ｌ, 对苯二酚0.5ｇ/Ｌ,植酸0.5ｇ/Ｌ, ｐＨ值2～3。按上述配方量浓缩10～15倍利用, 20～35°Ｃ, 磷化时候为5～15ｍｉｎ。耐铜时候≥300ｓ, 磷化面积45～60ｍ2/ｋｇ, 膜重2.0～3.4ｇ/ｍ2。
2.5金属外表防腐涂布剂
将涂布剂涂在铁、锌、铝及合金外表上, 其耐蚀性和涂漆后的耐蚀性, 和涂料膜的附出力都能大大进步。
2.4.1 配方
氟钛酸铵10ｇ/Ｌ,植酸16ｇ/Ｌ,硅胶30ｇ/Ｌ,ＰＶＡ(聚合度1400)50ｇ/Ｌ,ｐＨ值5.3。
2.4.2 利用方式
2.4.3 被涂金属件先用无机溶剂擦拭,撤除表层污垢,再用涂布器将防腐涂布剂涂在金属表层,防腐剂用量为10ｍｇ/ｍ2,涂布后在120°Ｃ轮回热风中枯燥35ｓ。
2.6 金属防腐剂
合用于与气相或液相水打仗的金属及合金外表的防腐。
2.6.1 配方
植酸3ｇ/Ｌ,苯甲酸钠7.5ｇ/Ｌ,三乙醇胺适当,ｐＨ值≥7。2
2.6.2 防腐机能
将铝片放在含上述防腐剂50ｍｇ/Ｌ的水溶液中浸泡7天,金属外表亮光,无侵蚀孔洞。
2.7金属外表磷化膜漂洗剂
锌系磷化膜漂洗剂可有用地进步磷化膜与漆层的抗侵蚀才能,并改良磷化膜与漆层的粘接机能,禁止喷涂漆膜色彩的变更。本配方以植酸替换铬酸盐有用地下降净化,改良情况。
2.7.1 配方
植酸0.5ｇ/Ｌ,氢氧化钠适当,ｐＨ值3.0。
2.7.2 利用方式将
磷化处置过的金属件在漂洗液中浸泡10ｓ,处置后用去离子水冲刷清洁,晾干，而后用电泳涂漆工艺将金属件涂上一层20μｍ厚的水溶性树脂膜,**后在170°Ｃ下烘烤30ｍｉｎ。经对照实验,外表综合机能均优于铬酸盐处置法。
2.8铝及其合金钝化处置
将铝及其合金放入含钛、锆、铁离子中的二种或二种以上、ｐＨ值为9的碱性水溶液中停止处置,而后水洗,枯燥,再用含植酸的酸性溶液处置,使其具备很好的防腐性,涂膜致密,外表杰出。
2.7.2 碱性金属水溶液配方及工艺前提
六氟钛酸0.2ｇ/Ｌ,锆0.2ｇ/Ｌ,氢氧化铁ｇ/Ｌ, 无机酸1ｇ/Ｌ, 氢氧化钠适当, ｐＨ值11.5～13.8, 70°Ｃ。
2.8.2 操纵方式
将铝、铝合金资料在上述碱性水溶液中浸渍6ｓ,用水洗净后, 放入含植酸20ｇ/Ｌ的水溶液中(ｐＨ值3.5), 60Ｃ下浸渍6ｓ, 用去离子水洗濯清洁, 枯燥便可。
2. 9水溶性介质中金属缓蚀剂
植酸是水溶性介质中铜、锡、锌和钢等金属资料的杰出缓蚀剂。
电化学法测定标明 ,植酸及其盐是比铜材经常使用缓蚀剂苯并三唑及其衍生物更加有用的铜侵蚀禁止剂。铜的点蚀在供水体系和制冷体系中非常罕见 ,插手植酸能非常有用地禁止这类侵蚀。有人摹拟热水供给体系, 测定了铜管内外表侵蚀电位。当水中含Ｃｌ-3ｍｇ/Ｌ,60°Ｃ, 铜的点蚀电位为+150ｍＶ(ｖｓＳＣＥ), 如向水中插手植酸, 侵蚀电位俄然下降, 再插手Ｃｌ-亦是如斯, 此时, 铜管外表为一层兰绿色物资所笼盖。当热水中的植酸浓度保持在0.01%～0.1%时, 就可以按捺热水供给体系中铜管的侵蚀。植酸及其盐不只能禁止供水体系中铜材的侵蚀, 还能有用地禁止制冷体系中铜材的侵蚀, 如向制冷剂中插手0.1%Ｎ2Ｈ4和1%的植酸就可以禁止铜的侵蚀, 侵蚀丧失率仅为1.28×10-7ｇ/ｍ2·ｈ。植酸及其盐对铜合金亦有较强的抗蚀才能。对黄铜侵蚀行动停止研讨, 发明在ｐＨ值为4.43的ＨＡｃ ＮａＡｃ缓冲的0.5ｍｏｌ/ＬＮａＣｌ氛围饱和的水溶液中,禁止铜、锌消融才能为:植酸>硫代乙醇酸>苯并三唑。植酸及其盐对铜及其合金的缓蚀感化与介质的ｐＨ值有必然干系。在硼酸及其钠盐水溶液中,当ｐＨ>0.2时,植酸对铜和铜锌合金均有缓蚀感化, 当ｐＨ<9.2时, 只对铜有缓蚀感化, 而对铜 锌合金不只不缓蚀感化, 反而会加速侵蚀。如用植酸钙盐作缓蚀剂, 对铜和铜 锌合金在各类ｐＨ值规模内均有缓蚀感化。
2.10镀锌板防蚀
早在80年月初就有人研讨了植酸用于热镀锌板、铸铁和钢材外表处置, 发明杂环化合物(如巯基苯并三唑)、氟化物、氯化物或硼酸盐和植酸或植酸盐(此中植酸30ｇ/Ｌ)构成的处置液于80°Ｃ浸渍后,130°Ｃ烘干。处置后的金属资料经盐雾实验24ｈ ,未发明有锈蚀景象产生。镀锌板发黑处置也可利用植酸及其盐。将镀锌板浸渍在以植酸为螯合剂的处置液(ｐＨ<3.03、ＮＯ-3>0.1ｍｏｌ/Ｌ、ＰＯ3-4/ＮＯ-3>1.5)中, 发黑合金元素有Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ或Ｓｎ等。处置后的镀锌板呈平均的暗玄色, 具备很强的抗蚀才能, 是汽车、电子装备、家具和修建等的抱负资料。
镀锌板经植酸处置后, 在进步其抗蚀性的同时, 又进步了其外表与无机涂料之间的粘接力。美国专利ＵＳ4341558公然了一种非铬金属外表处置剂, 该处置剂由钛或锆化合物、植酸、硅胶或成膜剂构成理后的金属资料, 可不需水洗, 间接于120°Ｃ枯燥,**后涂以醇酸树脂密胺漆。经盐雾实验发明, 该无机涂层附出力和金属资料抗蚀性远优于惯例的铬酸盐处置法。该专利供给用于镀锌板的外表处置剂为:(ＮＨ4)2ＴｉＦ61.0%,50%植酸溶液为1.6%, 硅胶2003.0%, 去离子水94.4%。
2.11镀锡板的防蚀
以各类植酸盐停止外表处置后的镀锡板有杰出的抗氧化性、 耐磨性和焊接性, 可抵当硫所引发的黑斑, 并且有极佳的外表。日本浮田恒夫等人提出了一种无铬电镀锡罐外表处置方式。其处置液由磷酸0.5～10ｇ/Ｌ(以ＰＯ4计)、植酸或植酸盐0.2～2ｇ/Ｌ和氯化钠、氯化钙、氧化物等构成, 处置后的镀锡罐抗蚀性优于铬酐法。专利先容了一种镀锡板外表处置方式。
2.12 防腐涂料增加剂
在防腐涂猜中插手少许植酸及其盐, 能进步涂料的附出力和抗蚀才能。
2.13 其余
植酸还能用于铝及铝合金外表处置,欧洲专利ＥＰ78866先容了一种处置液配方。用该处置液处置的铝及铝合金, 经盐雾和耐干冷性实验, 证实有极强抗蚀才能。另外, 植酸还可用于钢板单面镀锌, 日本专利ＪＰ8263671报道了一种钢板单面镀锌的方式。
3.论断
植酸以其怪异的理化机能, 可在金属外表构成坚忍致密的掩护膜, 按捺金属的氧化侵蚀, 普遍操纵于金属外表处置。进步产物品质, 下降出产本钱, 削减情况净化, 对进步经济效益和社会效益有着不可估计的感化。
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