专利摘要

本发明提供一种基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液及其制备和钝化工艺，该基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液中包括包覆稀土的天然膨润土、纳米凹凸棒土、硅烷偶联剂、过氧化氢、硫酸、硝酸钠和硫酸铜。制备方法为：将硅烷偶联剂加入到乙醇水溶液中搅拌均匀后，加入纳米凹凸棒土，搅拌均匀，形成纳米凹凸棒土溶液；将天然膨润土和稀土元素加入到蒸馏水中，室温下磁力搅拌溶解形成包覆稀土的膨润土溶液；将两种溶液混合后，加入硅酸铝和助剂，混合均匀，形成基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液。本发明利用硅烷偶联剂将稀土元素与纳米凹凸棒土和天然膨润土改性，再与硅酸盐结合，制备的钝化液稳定均一，钝化工艺简单，钝化效果好，降低了稀土的用量，成本降低。

权利要求

1.一种基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液，其特征在于：所述基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液包括包覆稀土的天然膨润土、纳米凹凸棒土、硅烷偶联剂和助剂，所述助剂为过氧化氢、硫酸、硝酸钠和硫酸铜。

2.根据权利要求1所述的一种基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液，其特征在于：所述硅烷偶联剂为乙酰氧基环氧基硅烷。

3.一种基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将硅烷偶联剂加入到乙醇水溶液中搅拌均匀后，加入纳米凹凸棒土，搅拌均匀，形成纳米凹凸棒土溶液；

(2)将天然膨润土和稀土元素加入到蒸馏水中，室温下磁力搅拌溶解形成包覆稀土的膨润土溶液；

(3)将步骤(2)制备的包覆稀土的膨润土溶液中加入步骤(1)制备的纳米凹凸棒土溶液，再加入硅酸铝和助剂，混合均匀，形成基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液。

4.根据权利要求3所述的一种基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，硅烷偶联剂与乙醇和水的比例为0.01-0.05:0.5:0.5。

5.根据权利要求3所述的一种基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，硅烷偶联剂与纳米凹凸棒土的质量比为0.1-0.2:1。

6.根据权利要求3所述的一种基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，稀土元素为硝酸铈、氯化铈、硝酸镧或者氯化镧。

7.根据权利要求3所述的一种基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，天然膨润土和稀土元素的质量比为15-20:1。

8.根据权利要求3所述的一种基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液中硅酸铝的含量为10-60g/L。

9.根据权利要求3所述的一种基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液的pH值为1.5-3。

10.一种基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液的钝化工艺，其特征在于，包括以下步骤：

将需表面钝化的材料经表面清洗预处理后，浸渍于基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液中，在20-60℃下钝化处理10-60s，得到钝化的材料。

说明书

技术领域

本发明属于钝化液材料技术领域，具体涉及一种基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液及其制备和钝化工艺。

背景技术

钝化处理属一种化学转化膜技术，它是通过化学或电化学等手段，改变了金属的表面状态，使金属的电极电位大大向正方向跃进，而成为耐蚀的钝态，从而显示出耐腐烛的性能。

传统六价络酸盐钝化液因性能稳定，成本小，使用方便，抗蚀性能好，钝化工艺简单等特点而得到广泛应用，但是六价络毒性很高并且会引起致癌，对人体和环境的危害很大，近年来随着环保意识的提高，世界各国都严格限制六价铬的使用。目前，对于代替铬酸盐钝化的工艺研究中，主要包括三价铬和低铬钝化工艺，两稀酸树脂等有机物钝化工艺，稀土钝化、钼酸盐纯化、硅酸盐钝化等无络无机物纯化工艺，以及无机和有机相结合的钝化工艺。其中稀土无机钝化工艺简单，无毒，直接排放不会污染环境，且稀土镧盐和铈盐钝化处理效果接近甚至优于重络酸盐钝化处理效果，但是稀土无机钝化工艺的成本较高，很难广泛应用。

中国专利CN101519776B公开的一种清洁型稀土盐钝化液制备方法，将稀土硝酸亚铈或者氯化亚铈溶液与二硫酸钾溶液、硅酸钠溶液、硼酸溶液作为原料制备形成钝化液，该钝化液不含铬，可显著提高含锌材料的耐腐蚀性能，实现清洁生产。中国专利CN104073854A公开的一种镀锡层的稀土/钼酸盐钝化处理液，将硝酸铈或者氯化铈与钼酸钠混合形成基础液，再加入柠檬酸、酒石酸或者苹果酸调成弱酸性，以适用于镀锡层的电化学钝化。由上述现有技术可知，通过将稀土铈盐与其他无机物相结合，可以在保证不降低钝化效果的前提下，降低稀土无机钝化工艺中稀土的用量，但是钝化液的成本仍然达不到可广泛应用的程度，因此还需要进行一步寻求替代工艺。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液及其制备和钝化工艺，本发明利用硅烷偶联剂将稀土元素与纳米凹凸棒土和天然膨润土改性，再与硅酸盐结合，制备的钝化液稳定均一，钝化工艺简单，钝化效果好，降低了稀土的用量，成本降低。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液，其特征在于，所述基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液包括包覆稀土的天然膨润土、纳米凹凸棒土、硅烷偶联剂和助剂，所述助剂为过氧化氢、硫酸、硝酸钠和硫酸铜。

作为上述技术方案的优选，所述硅烷偶联剂为乙酰氧基环氧基硅烷。

本发明还提供一种基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将硅烷偶联剂加入到乙醇水溶液中搅拌均匀后，加入纳米凹凸棒土，搅拌均匀，形成纳米凹凸棒土溶液；

(2)将天然膨润土和稀土元素加入到蒸馏水中，室温下磁力搅拌溶解形成包覆稀土的膨润土溶液；

(3)将步骤(2)制备的包覆稀土的膨润土溶液中加入步骤(1)制备的纳米凹凸棒土溶液，再加入硅酸铝和助剂，混合均匀，形成基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，硅烷偶联剂与乙醇和水的比例为0.01-0.05:0.5:0.5。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，硅烷偶联剂与纳米凹凸棒土的质量比为0.1-0.2:1。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，稀土元素为硝酸铈、氯化铈、硝酸镧或者氯化镧。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，天然膨润土和稀土元素的质量比为15-20:1。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液中硅酸铝的含量为10-60g/L。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液的pH值为1.5-3。

本发明还提供一种基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液的钝化工艺，其特征在于：包括以下步骤：

将需表面钝化的材料经表面清洗预处理后，浸渍于基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液中，在20-60℃下钝化处理10-60s，得到钝化的材料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明制备的基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液中的主要功能材料为纳米凹凸棒土、稀土元素和硅酸盐，利用天然膨润土的胶黏性、纳米凹凸棒土的吸附性、硅烷偶联剂对纳米凹凸棒土和稀土元素的偶联，使三者混合均匀，联系紧密，以提高钝化膜与材料的结合力，而且纳米凹凸棒土的材料为具有链层状结构的含水富镁铝硅酸盐黏土矿物，纳米凹凸棒土具有微孔结构可以将稀土元素吸附到孔隙中，也可以吸附于待钝化的材料表面，因此该钝化表面由稀土材料和纳米凹凸棒土构成，利用硅烷偶联剂和天然膨润土粘结，制备得到钝化膜。

(2)本发明制备的基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液中稀土含量少，稀土与纳米凹凸棒土相结合，在降低稀土用量的基础上，不降低钝化膜的钝化效果，且可以适用于含锌、锡等材料的表面钝化，钝化工艺简单。

具体实施方式

下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1：

(1)按重量份计，将0.01份的乙酰氧基环氧基硅烷偶联剂加入到体积比为1:1的乙醇水溶液中搅拌均匀后，加入0.05份的纳米凹凸棒土，搅拌均匀，形成纳米凹凸棒土溶液。

(2)按照天然膨润土和稀土元素的质量比为15:1，将天然膨润土和硝酸铈、稀土元素加入到蒸馏水中，室温下磁力搅拌溶解形成包覆稀土的膨润土溶液。

(3)按重量份计，将50份包覆稀土的膨润土溶液中加入15份的纳米凹凸棒土溶液，再加入硅酸铝、10份过氧化氢、8份的硫酸、5份的硝酸钠和3份的硫酸铜，混合均匀，调节pH值至1.5，形成基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液，其中，基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液中硅酸铝的含量为10g/L。

实施例2：

(1)按重量份计，将0.05份的乙酰氧基环氧基硅烷偶联剂加入到体积比为1:1的乙醇水溶液中搅拌均匀后，加入0.5份的纳米凹凸棒土，搅拌均匀，形成纳米凹凸棒土溶液。

(2)按照天然膨润土和稀土元素的质量比为20:1，将天然膨润土和氯化镧稀土元素加入到蒸馏水中，室温下磁力搅拌溶解形成包覆稀土的膨润土溶液。

(3)按重量份计，将50份包覆稀土的膨润土溶液中加入35份的纳米凹凸棒土溶液，再加入硅酸铝、15份过氧化氢、12份的硫酸、9份的硝酸钠和7份的硫酸铜，混合均匀，调节pH值至3，形成基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液，其中，基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液中硅酸铝的含量为60g/L。

实施例3：

(1)按重量份计，将0.03份的乙酰氧基环氧基硅烷偶联剂加入到体积比为1:1的乙醇水溶液中搅拌均匀后，加入0.1份的纳米凹凸棒土，搅拌均匀，形成纳米凹凸棒土溶液。

(2)按照天然膨润土和稀土元素的质量比为18:1，将天然膨润土和硝酸镧稀土元素加入到蒸馏水中，室温下磁力搅拌溶解形成包覆稀土的膨润土溶液。

(3)按重量份计，将50份包覆稀土的膨润土溶液中加入25份的纳米凹凸棒土溶液，再加入硅酸铝、12份过氧化氢、10份的硫酸、6份的硝酸钠和5份的硫酸铜，混合均匀，调节pH值至2，形成基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液，其中，基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液中硅酸铝的含量为25g/L。

实施例4：

(1)按重量份计，将0.03份的乙酰氧基环氧基硅烷偶联剂加入到体积比为1:1的乙醇水溶液中搅拌均匀后，加入0.2份的纳米凹凸棒土，搅拌均匀，形成纳米凹凸棒土溶液。

(2)按照天然膨润土和稀土元素的质量比为19:1，将天然膨润土和硝酸铈和氯化镧稀土元素加入到蒸馏水中，室温下磁力搅拌溶解形成包覆稀土的膨润土溶液。

(3)按重量份计，将50份包覆稀土的膨润土溶液中加入30份的纳米凹凸棒土溶液，再加入硅酸铝、11份过氧化氢、11份的硫酸、6份的硝酸钠和5份的硫酸铜，混合均匀，调节pH值至2.5，形成基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液，其中，基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液中硅酸铝的含量为35g/L。

实施例5：

(1)按重量份计，将0.04份的乙酰氧基环氧基硅烷偶联剂加入到体积比为1:1的乙醇水溶液中搅拌均匀后，加入0.25份的纳米凹凸棒土，搅拌均匀，形成纳米凹凸棒土溶液。

(2)按照天然膨润土和稀土元素的质量比为20:1，将天然膨润土和氯化铈和氯化镧稀土元素加入到蒸馏水中，室温下磁力搅拌溶解形成包覆稀土的膨润土溶液。

(3)按重量份计，将50份包覆稀土的膨润土溶液中加入20份的纳米凹凸棒土溶液，再加入硅酸铝、15份过氧化氢、8份的硫酸、8份的硝酸钠和7份的硫酸铜，混合均匀，调节pH值至1.5，形成基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液，其中，基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液中硅酸铝的含量为50g/L。

实施例6：

(1)按重量份计，将0.04份的乙酰氧基环氧基硅烷偶联剂加入到体积比为1:1的乙醇水溶液中搅拌均匀后，加入0.35份的纳米凹凸棒土，搅拌均匀，形成纳米凹凸棒土溶液。

(2)按照天然膨润土和稀土元素的质量比为15:1，将天然膨润土和氯化铈和硝酸镧稀土元素加入到蒸馏水中，室温下磁力搅拌溶解形成包覆稀土的膨润土溶液。

(3)按重量份计，将50份包覆稀土的膨润土溶液中加入15份的纳米凹凸棒土溶液，再加入硅酸铝、15份过氧化氢、10份的硫酸、5份的硝酸钠和5份的硫酸铜，混合均匀，调节pH值至2，形成基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液，其中，基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液中硅酸铝的含量为35g/L。

将实施例1-6制备的基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液与传统的稀土钝化液在镀锌材料表面形成钝化膜，经盐雾试验得出白锈时间的结果如下所示：

由上表可见，本发明制备的基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液中稀土的含量显著下降，但是钝化效果好。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

基于纳米凹凸棒土的稀土钝化液及其制备和钝化工艺专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。