一種有機硅烷-無機鹽復(fù)合鈍化液的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種有機硅烷-無機鹽復(fù)合鈍化液的制備方法，通過向硅烷水解液中加入特定的無機鹽，解決了硅烷膜厚度太薄、與基體結(jié)合力較弱、耐蝕性弱于普通鉻酸鹽鈍化的諸多問題。通過控制硅烷水解液的pH，無機鹽種類、配比、鈍化處理固化溫度、固化時間和自然冷卻時間，尋找硅烷無機復(fù)合鈍化的最優(yōu)工藝。無機鹽的加入促進鋅層表面形成膜，同時生成的一些微小物質(zhì)可以填補硅烷膜網(wǎng)中的空隙。硅烷膜與無機膜的協(xié)同作用，提高了鈍化膜與鋅鍍層的結(jié)合力，生成的腐蝕介質(zhì)也較為致密，起到鈍化膜自愈作用，能有效減緩腐蝕過程。本發(fā)明技術(shù)制備的硅烷無機復(fù)合鈍化膜，其致密度耐蝕性能有了很大的提高，且原料成本低廉，適合工業(yè)生產(chǎn)及應(yīng)用。
【專利說明】一種有機硅烷-無機鹽復(fù)合鈍化液的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種有機硅烷-無機鹽復(fù)合鈍化液的制備方法，屬于材料表面處理及 防腐蝕【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 鍍鋅件在家電等行業(yè)中廣泛使用，但是普通鍍鋅件表面暴露在大氣環(huán)境中，很容 易形成白色或灰色的腐蝕產(chǎn)物，影響其外觀和使用性能。目前鍍鋅件最廣泛的鈍化手段是 鉻酸鹽鈍化處理，主要原因是改工藝簡單、成本低、抗蝕性能好，而且鈍化膜有自愈能力。經(jīng) 鉻酸鹽處理后形成鉻/基體金屬混合氧化物膜層，膜層中鉻主要以六價和三價形式存在。 由于六價鉻是強致癌物質(zhì)，對人體及環(huán)境都有嚴(yán)重危害。隨著人們環(huán)境意識的增強，研究一 種取代鉻酸鹽鈍化的鍍鋅件表面處理方法具有深遠的意義和應(yīng)用前景。
[0003] 有機硅烷具有獨特的結(jié)構(gòu)和性能，其通式一般為YRSiX3, Y、R為非水解性基團，Y 基為烷基、苯基、乙烯基、環(huán)氧基、氨基等非水解性有機官能團，R基多為碳鏈或硫鏈，起橋接 作用。X為水解性基團，一般為鹵素、甲氧基、乙氧基等水解性基團。在溶液中X被羥基取代 后，硅烷形成硅醇，金屬表面有羥基，硅醇可與基體上的羥基形成氫鍵，經(jīng)高溫固化后在基 體表面形成一層疏水膜，從可以對基體起到防護作用。
[0004] 但是，單一使用硅烷鈍化仍然存在許多缺點，例如，硅烷膜的厚度僅為200nm? 300nm，而鉻酸鹽膜的厚度一般能夠達到5 μ m。此外，硅烷膜不具有鉻酸鹽膜的自愈能力。 一旦破損，其對基體金屬的保護能力會迅速下降。因此，單一使用硅烷鈍化，其鈍化效果往 往不如鉻酸鹽鈍化。為了解決這些問題，許多研究者們嘗試向硅烷液中加入添加劑來改善 硅烷鈍化膜的性能：如添加納米A1 203、5102可以增加硅烷膜的厚度和機械性能；添加稀土 鹽如Ce (N03) 3等來提高鈍化膜的自愈和能力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種有機硅烷-無機鹽復(fù)合鈍化 液的制備方法。
[0006] 為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種有機硅烷-無機鹽復(fù)合鈍化液的制備方法，具體步驟如下： a. 鈍化液成分配比 采用有機硅烷和無機鹽復(fù)合鈍化液，具體成分配比如下： 水：乙醇體積比為1 :1、； KH550 lwt%"lOwt°/〇 ； (NH4)2TiF6 O.lwt% ?2wt%; Na2ZrF6 0. lwt°/〇^8wt°/〇 ； H2C204 0· Olwt%?5wt% ; b. 配制過程 將KH550加入水與乙醇的混合溶液中，升溫攪拌1小時，常溫下水解后，用乙酸調(diào)節(jié)pH， 將（NH4) 2TiF6、Na2ZrF6、H2C 204配制的無機鹽溶液加入上述硅烷水解液中，得到配制好的硅烷 無機鹽復(fù)合鈍化液；具體參數(shù)如下： 加熱溫度 3(T50°C ; 水解時間 8?48h ; pH 3?10 ; 固化時間 30min?lh ; 自然冷卻時間8?24h。
[0007] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下突出的實質(zhì)性特點和顯著的優(yōu)點： 為了解決了單一硅烷鈍化中存在的鈍化層較薄、致密性不夠、耐蝕性不高的問題。本發(fā) 明使用水與乙醇的混合液水解娃燒，輕基的存在可以有效抑制娃燒的縮聚，提商娃燒溶液 的穩(wěn)定性。KH550作為主成膜物質(zhì)，可以有效防止鋅層的腐蝕。同時，無機鹽的加入，不僅能 在鋅層表面形成膜，而且生成的一些微小物質(zhì)可以填補硅烷膜網(wǎng)中的空隙。硅烷膜與無機 膜的協(xié)同作用，提高了鈍化膜與鋅鍍層的結(jié)合力，提高了電子與〇 2的進出阻力，阻止了腐蝕 產(chǎn)物的運輸過程。而且生成的腐蝕介質(zhì)也較為致密，使鈍化膜具有了自愈能力，進一步增強 了耐蝕性。
[0008] 本發(fā)明創(chuàng)新性的在硅烷鈍化液中加入成膜物質(zhì)-氟鈦酸，在成膜的過程中利用無 機鹽反應(yīng)產(chǎn)物填充了硅烷膜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的空隙，提高了鈍化膜性耐蝕性，使其對基體的保 護作用得到極大提高。

【具體實施方式】
[0009] 本發(fā)明的具體實施敘述如下： 實施例1 在水與乙醇的混合液中，加入5wt%的KH550，升溫攪拌lh，用乙酸調(diào)整pH至5。溶解 完成后室溫下水解24h，將0. 2wt% (NH4)2TiF6、2wt%Na2ZrF 6、0. 5wt%H2C204配制的無機鹽溶液 加入上述混合溶液中。配制完成后，將鈍化液涂覆于鍍鋅板表面，再將鍍鋅板置于烘箱中固 化。其工藝參數(shù)為：固化溫度l〇〇°C，固化時間lh，自然冷卻時間24h。將制得的鈍化膜進 行腐蝕性能測試。
[0010] 實施例2 在水與乙醇的混合液中，加入l〇wt%的KH550,升溫攪拌lh，用乙酸調(diào)整pH至5。溶解 完成后室溫下水解24h，將0. 4 wt% (NH4)2TiF6、lwt% Na2ZrF6、2wt%H2C204配制的無機鹽溶液 加入上述混合溶液中。配制完成后，將鈍化液涂覆于鍍鋅板表面，再將鍍鋅板置于烘箱中固 化。其工藝參數(shù)為：固化溫度l〇〇°C，固化時間lh，自然冷卻時間24h。將制得的鈍化膜進 行腐蝕性能測試。
[0011] 實施例3 在水與乙醇的混合液中，加入5wt%的KH550，升溫攪拌lh，用乙酸調(diào)整pH至8。溶解 完成后室溫下水解24h，將2 wt% (NH4) 2TiF6、0. 5 wt% Na2ZrF6、4 wt%H2C204配制的無機鹽溶液 加入上述混合溶液中。配制完成后，將鈍化液涂覆于鍍鋅板表面，再將鍍鋅板置于烘箱中固 化。其工藝參數(shù)為：固化溫度50°C，固化時間lh，自然冷卻時間24h。將制得的鈍化膜進行
【權(quán)利要求】
1. 一種有機硅烷-無機鹽復(fù)合鈍化液的制備方法，其特征在于，具體步驟如下： a. 鈍化液成分配比 采用有機硅烷和無機鹽復(fù)合鈍化液，具體成分配比如下： 水：乙醇體積比為1 :1、； KH550 lwt%"lOwt°/〇 ； (NH4)2TiF6 O.lwt% ?2wt%; Na2ZrF6 0. lwt°/〇^8wt°/〇 ； H2C204 0. 01wt°/〇^5wt°/〇 ； b. 配制過程 將KH550加入水與乙醇的混合溶液中，升溫攪拌1小時，常溫下水解后，用乙酸調(diào)節(jié) pH，將（NH4)2TiF6、Na2ZrF 6、H2C204配制的無機鹽溶液加入上述硅烷水解液中，得到配制好的 硅烷無機鹽復(fù)合鈍化液；具體參數(shù)如下： 加熱溫度 3(T50°C ; 水解時間 8?48h ; pH 3?10 ; 固化時間 30min?lh ; 自然冷卻時間8?24h。
【文檔編號】C23C22/05GK104046971SQ201410271208
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】鐘慶東, 張俊良, 肖軼, 周代義, 趙啟亮, 周瓊宇, 顧帥帥 申請人:上海大學(xué)