CN113774388B - 一种表面处理剂、铝棒处理方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种表面处理剂、铝棒处理方法及应用，所述处理剂按重量份包括30％硫酸溶液3‑8份、异构醇油酸皂0.2‑0.5份、三乙醇胺硼酸酯0.1‑0.3份、表面活性剂0.1‑0.5份；所述表面处理剂可以深度清理表面的油脂，通过酸洗作用结合缓释试剂显著提高表面咬蚀程度以及咬蚀面粗糙度的均一性，从而提高金属表面在涂装过程中的附着力，提高涂装质量。
Description
技术领域
本发明涉及铝型材加工技术领域，特别涉及一种表面处理剂、铝棒处理方法及应用。
背景技术
金属表面涂装是一种很重要的金属防腐保护途径，由于腐蚀是不可逆转的自发过程，即使是优质的喷漆涂装保持层，也难于保护金属不发生腐蚀，尤其是当金属表面喷漆涂装层结合不良，受到损坏，或有气孔，鼓包、裂纹、脱落等缺陷，喷漆涂层的保护作用将降低。现有的涂装工艺可分为两部分：首先是涂装前对金属的表面处理，也称为前处理技术；然后是涂装工艺。表面处理根据处理方式的不同为机械法和化学法，机械法是通过人工或工具、火焰法或者喷砂抛丸等方法将表面的氧化层、油漆和杂质出去；而化学法则是通过化学反应的方式进行除油、除锈、清洁的过程，表面处理的程度直接影响涂装的质量，关系到工件的防腐蚀能力和寿命，十分重要。
铝型材，如铝棒经过表面处理后进行涂装，而在涂装前通常会对金属表面进行打底或打磨，提高漆膜层的附着力和防腐蚀能力。目前使用的打底均是通过磷化在金属表面覆盖一层磷化膜，或者通过铬化即使用铬酸盐溶液与金属作用在金属表面生成三价或六价铬化层，而铬化方法又引起新的环境污染问题。此外，打磨并不适用于所有的金属工件，对于一些有楞角的、筒状等金属工件打磨困难且由于一些死角无法打磨导致绣和表面氧化膜清理不完全，导致后续涂装效果不佳，导致铝棒表面防腐性能降低。
此外，现有技术中部分使用化学法进行表面处理，即采用酸洗技术，但工件表面油脂与污垢层会对酸洗产生影响，从而增加脱脂工序，造成表面处理工序繁琐、效率低下。
因此有必要提出一种新的表面处理剂及处理工艺，用于提高铝棒涂装时表面层的附着力，提升表面处理效率，进一步提升涂装质量，增强防腐能力。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明第一个目的在于提供一种表面处理剂；本发明第二个目的在于提供铝棒表面处理的方法；本发明的第三个目的在于提供表面处理方法在铝棒表面涂装中的应用。上述目的用于至少解决现有技术中出现的诸多问题之一。
鉴于此，本发明的方案为：
一种表面处理剂，按重量份包括如下成分：30％硫酸溶液3-8份、异构醇油酸皂0.2-0.5份、三乙醇胺硼酸酯0.1-0.3份、表面活性剂0.1-0.5份。
根据本发明的实施例，所述表面处理剂按重量份包括如下成分：30％硫酸溶液5份、异构醇油酸皂0.3份、三乙醇胺硼酸酯0.2份、表面活性剂0.2份。
根据本发明的实施例，所述表面活性剂包括甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠、脂肪醇聚环氧乙烯醚中的至少一种。
上述表面处理剂进行铝棒表面处理的方法，步骤为，将铝棒完全浸入到表面处理剂中，静置1-5min后取出，再经水洗、干燥处理得到酸洗后的铝棒。优选地，所述静置过程为2min，表面处理效果较佳。
上述表面处理剂或处理方法在铝棒表面涂装中的应用，铝棒经上述方法进行表面处理，表面再进行涂装，可增大涂装材料对于铝棒表面的附着力，提高涂装质量，增强铝棒抗腐蚀氧化能力。
相比现有技术，本发明取得的效果为：
1.本发明提供的表面处理剂，可以深度清理表面的油脂，通过酸洗作用结合缓释试剂显著提高表面咬蚀程度以及咬蚀面粗糙度的均一性，从而提高金属表面在涂装过程中的附着力，提高涂装质量。
2.本发明提供的表面处理剂安全环保，处理工艺简单便捷，为推动铝棒表面涂装应用奠定基础。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
本发明所述表面处理剂，按重量份包括如下成分：30％硫酸溶液3-8份、异构醇油酸皂0.2-0.5份、三乙醇胺硼酸酯0.1-0.3份、表面活性剂0.1-0.5份；优选30％硫酸溶液5份、异构醇油酸皂0.3份、三乙醇胺硼酸酯0.2份、表面活性剂0.2份。表面活性剂包括甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠、脂肪醇聚环氧乙烯醚中的至少一种。
本发明提供的处理剂，主要作用在于对金属工件表面进行预处理，破坏表面的氧化层及光滑度，增大表面粗糙度，提高了金属工件再涂装工序过程中与涂料组分的结合力，从而提高涂装质量，延长使用寿命。
本发明所述处理剂中，硫酸作为酸洗主剂与金属表面发生咬蚀作用，使金属或金属氧化物以离子态的形式剥离金属表面；异构醇油酸皂一方面起到快速去污及金属表面的油垢作用，另一方面其超强的渗透力附在金属表面形成缓蚀作用，避免酸液将工件表面腐蚀过度，形成较大的粗糙度而不复合标准；三乙醇胺硼酸酯具备优异的表面润滑作用，与表面活性剂的结合能够提高氢离子在工件表面的分布，控制酸洗反应的均一性和稳定性，提高咬蚀面的均匀粗糙度。此外，表面活性剂可以控制酸蚀反应速度，且能够防止咬蚀残渣附着在工件表面，避免后续涂装过程中产生鼓包、裂纹等缺陷。
本发明利用表面处理剂对工件表面进行酸洗咬蚀处理，可在工件表面形成一层均匀粗糙层，同时兼顾工件无法被打磨到的死角，解决了打磨处理的缺陷。
本发明还提供上述表面处理剂用于铝棒表面处理及涂装的方法，将铝棒完全浸入到表面处理剂中，室温下静置1-5min后取出，再经水洗、干燥处理得到酸洗后的铝棒。优选地，所述静置过程为2min，表面处理效果较佳。在表面处理剂各组分比例不变的前提下，由于硫酸的咬蚀作用大于缓释作用，处理时间越长咬蚀作用越显著，过度的咬蚀会增大金属工件的损耗，咬蚀时间过短不利于形成表面层的剥离形成粗糙面。
经表面处理后的铝棒再经涂装，如采用环氧聚酯涂料，在静电场作用下对表面进行喷涂，并烘干，经表面处理涂装后的铝棒表面无气孔，鼓包、裂纹、脱落等缺陷，并且耐氧化腐蚀性能强，涂层不易脱落。
本发明所述表面处理剂中的原料均为市售，其中，30％硫酸溶液为工业硫酸，H2SO4的含量约为30％，亦可以选择高浓度工业硫酸进行稀释获得。
实施例1
30％硫酸溶液3kg、异构醇油酸皂0.2kg、三乙醇胺硼酸酯0.1kg、甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠0.1kg，混匀备用。
实施例2
30％硫酸溶液5kg、异构醇油酸皂0.3kg、三乙醇胺硼酸酯0.2kg、脂肪醇聚环氧乙烯醚0.2kg，混匀备用。
实施例3
30％硫酸溶液8kg、异构醇油酸皂0.5kg、三乙醇胺硼酸酯0.3kg、甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠0.2kg、脂肪醇聚环氧乙烯醚0.3kg，混匀备用。
实施例4
30％硫酸溶液8kg、异构醇油酸皂0.2kg、三乙醇胺硼酸酯0.1kg、甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠0.1kg、脂肪醇聚环氧乙烯醚0.1kg，混匀备用。
对比例1
30％硫酸溶液2kg、异构醇油酸皂0.3kg、三乙醇胺硼酸酯0.2kg、脂肪醇聚环氧乙烯醚0.2kg，混匀备用。
对比例2
30％硫酸溶液10kg、异构醇油酸皂0.3kg、三乙醇胺硼酸酯0.2kg、脂肪醇聚环氧乙烯醚0.2kg，混匀备用。
对比例3
30％硫酸溶液5kg、异构醇油酸皂0.8kg、三乙醇胺硼酸酯0.2kg、脂肪醇聚环氧乙烯醚0.2kg，混匀备用。
对比例4
30％硫酸溶液5kg、异构醇油酸皂0.3kg、三乙醇胺硼酸酯0.8kg、脂肪醇聚环氧乙烯醚0.2kg，混匀备用。
对比例5
30％硫酸溶液5kg、异构醇油酸皂0.3kg、脂肪醇聚环氧乙烯醚0.2kg，混匀备用。
对比例6
30％硫酸溶液5kg、异构醇油酸皂0.3kg、三乙醇胺硼酸酯0.2kg，混匀备用。
对比例7
30％硫酸溶液5kg、三乙醇胺硼酸酯0.2kg、脂肪醇聚环氧乙烯醚0.2kg，混匀备用。
实验例
以1100铝棒为金属工件，分别以实施例1-4和对比例1-7中的表面处理剂对铝棒进行浸入式表面处理2min，采用58～62wt％环氧树脂和38～42wt％的聚酯树脂混合配制的环氧聚酯混合型涂料，在40KV静电场中喷涂于铝棒表面，然后将铝棒移至恒温烘箱中在180℃左右的温度下烘烤固化。分别测试各项性能获得结果如表1所示。其中，耐水性评价标准为满分5分，分数越低，则耐水性越差。高温高湿测试条件在35±2℃密闭环境中，湿度大于85％，PH值在6.5-7.2，用5±1％氯化钠溶液连续48小时盐水喷雾测试。
表1：各实施例及对比例测试结果对照表
由实施例1-4不难看出，在相同的处理方法及涂装工艺下，实施例2所述处理剂相对于其他实施例具备更佳的防腐效果，
对比例1的处理剂相对于实施例2硫酸含量降低，其咬蚀作用弱，表面粗糙度指数小，从而降低其涂装后涂层性能。相反的，对比例2相对于实施例2硫酸含量升高，咬蚀作用强并且远大于缓释作用，表面粗糙指数大但不均匀，从而降低其涂装后涂层性能。对比例3相对于实施例2加大了异构醇油酸皂的用量，其去污及除垢作用增强并且缓释作用增强，但其超出最佳用量时去污效果已经达到理想值对于表面粗糙指数影响不大，并且缓释作用的增强相对硫酸咬蚀作用而言仍然较弱，因此同样具备较好的涂装性能。对比例4相对于实施例2增加了三乙醇胺硼酸酯用量，其更佳的润滑作用带来的效果相对于实施例2并没有明显的提升。对比例5相对于实施例2没有添加三乙醇胺硼酸酯，从数据对比来看，相对于实施例2而言产生裂纹并且防锈能力明显减弱，可见，在缺少三乙醇胺硼酸酯的情况下，表面处理后的粗糙度均一性较差，导致涂装后的涂层性能下降。同样，在缺少表面活性剂的条件下，对比例6的三乙醇胺硼酸酯对于维持酸洗反应的均一性和稳定性的性能下降，导致涂装后的涂层性能下降。对比例7中在缺少异构醇油酸皂时，去污除垢能力和缓释作用明显下降，工件表面因局部存在油膜的前提下，咬蚀作用不显著；另外对于洁净面而言咬蚀速率过大，从而导致表面区域性粗糙度不均匀，进而影响涂装后的涂层性能。
综上所述，本发明所述表面处理剂具备去污除垢的能力，在硫酸作为酸洗主要成分的前提下，结合缓释作用和润滑分散作用，控制酸洗反应的均一性和稳定性，提高了咬蚀面粗糙度的均匀性；采用本发明提供的表面处理剂省去额外对进行打磨去污的步骤，提升了表面处理的效率。
本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的示例。
Claims (5)
1.一种表面处理剂，其特征在于，按重量份计，由如下成分组成：30%硫酸溶液3-8份、异构醇油酸皂0.2-0.5份、三乙醇胺硼酸酯0.1-0.3份、表面活性剂0.1-0.5份；所述表面活性剂包括甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠、脂肪醇聚环氧乙烯醚中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的表面处理剂，其特征在于，按重量份计，由如下成分组成：30%硫酸溶液5份、异构醇油酸皂0.3份、三乙醇胺硼酸酯0.2份、表面活性剂0.2份。
3.权利要求1或2所述表面处理剂处理铝棒表面的方法，其特征在于，将铝棒完全浸入到表面处理剂中，静置1-5min后取出，再经水洗、干燥处理得到酸洗后的铝棒。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述静置过程为2min。
5.权利要求1或2所述表面处理剂或权利要求3所述方法在铝棒表面涂装中的应用。
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