專利名稱：一種提高不銹鋼表面親水性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于提高不銹鋼親水性能的表面處理方法，具體地說，是一種通過化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，在不銹鋼表面形成一層具有良好親水性能的薄膜的方法。
背景技術(shù)：
不銹鋼因其優(yōu)異的耐腐蝕性能而在工業(yè)經(jīng)濟(jì)中大量應(yīng)用，尤其是在石油、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域，許多容器、設(shè)備均由不銹鋼制造，在很大程度上減少了上述領(lǐng)域的腐蝕損失。因此，在許多存在腐蝕的場合，如中國專利200320101456.4和00214919.2所述填料塔的填料，以及醫(yī)藥設(shè)備管件、廚衛(wèi)水槽過濾器等器件，不銹鋼都是設(shè)計(jì)者首選的金屬材料。
然而，上述應(yīng)用場合或需要實(shí)現(xiàn)反應(yīng)液體在不銹鋼表面上的均勻分布，或需要實(shí)現(xiàn)水性液體在不銹鋼表面的完全浸潤，均對不銹鋼的親水性能提出了較高需求。常用的不銹鋼與純水的接觸角在50°左右，不能完全滿足上述場合的親水性使用要求，需要通過表面處理的方法來提高不銹鋼的表面親水性。
中國專利02258985.6對通過表面處理來提高不銹鋼親水性有述及，但并未給出任何處理的方法和技術(shù)；中國專利00109334.7給出了一種不銹鋼表面鈍化處理的方法，但僅限于改善不銹鋼的耐腐蝕性能，對其親水性未有任何述及。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高不銹鋼表面親水性能方法，它通過化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，在不銹鋼表面形成一層具有良好親水性能的薄膜。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種提高不銹鋼表面親水性能的方法，其特征在于包括如下步驟采用浸泡、噴淋或刷涂等方式，將不銹鋼產(chǎn)品與酸性或堿性處理溶液充分接觸，在20～110℃溫度下，通電或不通電反應(yīng)3～60分鐘，通過化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，在不銹鋼表面形成一層具有良好親水性能的薄膜，最后將不銹鋼產(chǎn)品置于清水中漂洗干凈并干燥即可。
所述的處理液是一種水溶液，含有H+、NH4+、Na+、K+、Zn2+、Cu2+、Fe3+、Mn2+、Ni2+、Ca2+、Mg2+陽離子中的至少一種，以及OH-、Cl-、NO3-、MnO4-、SO42-、CrO42-、Cr2O72-、SO32-、BO43-陰離子中的至少一種。
本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案為所述的處理溶液中陽離子和陰離子的組成為

所述的處理溶液中所含陽離子和陰離子均是由化學(xué)物質(zhì)溶于水中而得到的，其濃度均允許在一定范圍內(nèi)變動，并在該范圍內(nèi)均可正常工作。所述的化學(xué)物質(zhì)包括硼酸、硫酸、亞硫酸、硝酸、硫酸鈉、硫酸鋅、硫酸錳、硫酸銅、硫酸鐵、硫酸鎳、硫酸鉀、硫酸銨、硼酸鈉、硼酸鉀、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉、氯化鋅、氯化錳、氯化鈣、鹽酸、亞硫酸鈉、硝酸鈉、硝酸鉀、重鉻酸鉀、重鉻酸鈉、鉻酐、高錳酸鉀、氫氧化鉀、氫氧化鈉。
所述溶液的最佳工作溫度隨處理液組成的不同而不同，在20～110℃范圍內(nèi)，選定最佳溫度后，上下溫差保持在正負(fù)10℃均可正常成膜。
處理時間在3～60分鐘均可成膜，但對于不同的溶液組成，分別有一個最佳處理時間。
處理時可以不通電直接進(jìn)行化學(xué)處理，也可以將不銹鋼產(chǎn)品作陽極，另取不銹鋼板作陰極，陰陽極均置于處理液中，兩端施加一個0～8伏的直流電壓進(jìn)行電化學(xué)處理。
該方法雜質(zhì)容忍度強(qiáng)，可以用于至少含Cr、Ni和Ti中一種成分的不銹鋼。用該方法處理過的不銹鋼產(chǎn)品，還可以做固膜、封孔、涂、鍍等后處理。
本發(fā)明采用酸性或堿性處理溶液，于高溫下與含鉻或含鎳或含鈦的不銹鋼表面實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，在不銹鋼表面生成一層具有較小接觸角的薄膜，從而提高了不銹鋼產(chǎn)品表面的親水性能。它與現(xiàn)有技術(shù)相比具有方法操作簡便，成本低，處理過不銹鋼產(chǎn)品表面親水性能良好等優(yōu)點(diǎn)，適用于不同形狀、不同尺寸的不銹鋼產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
實(shí)施例1在耐腐蝕的塑料或不銹鋼槽內(nèi)配置100L溶液，所用化學(xué)物質(zhì)為硫酸、硫酸鈉、硫酸鋅、硫酸錳、硫酸鐵、硫酸鉀、重鉻酸鉀、重鉻酸鈉、鉻酐、高錳酸鉀。將上述化學(xué)物質(zhì)溶于水，使溶液達(dá)到以下要求陽離子組成為H+15.15mol/L，Na+0.05mol/L，K+0.05mol/L，Zn2+0.05mol/L，Mn2+0.05mol/L，F(xiàn)e3+0.05mol/L；陰離子組成為SO42-5.15mol/L，CrO42-2.55mol/L，Cr2O72-0.05mol/L，MnO4-0.1mol/L。
首先將溶液加熱至70℃并在60～80℃保持溫度，將10個不銹鋼零件(水槽過濾器，材料為1Cr18Ni9Ti)浸入溶液中，各零件之間保持不接觸并適當(dāng)攪拌，保溫25分鐘后將零件取出，用清水沖洗干凈后在80℃烘箱中烘干。處理后的不銹鋼表面呈藍(lán)黑色，親水性良好。
實(shí)施例2在耐腐蝕槽內(nèi)配置100L溶液，所用化學(xué)物質(zhì)為硫酸、硫酸鋅、硫酸銅、硫酸鎳、硫酸鉀、氯化鉀、重鉻酸鉀、鉻酐。將上述化學(xué)物質(zhì)溶于水，使溶液達(dá)到以下要求陽離子組成為H+6mol/L，K+3.2mol/L，Zn2+0.4mol/L，Cu2+0.2mol/L，Ni2+0.2mol/L；陰離子組成為SO42-2.4mol/L，CrO42-0.4mol/L，Cr2O72-2.4mol/L，Cl-0.4mol/L。
將316不銹鋼纖維束放入空的耐腐蝕槽內(nèi)，再將溶液加熱至80℃并在70～90℃保持溫度，通過耐腐蝕泵抽取溶液噴淋到不銹鋼纖維束上，并適當(dāng)抖動不銹鋼纖維，循環(huán)20分鐘后停止噴淋，將不銹鋼纖維用清水沖洗干凈后用熱風(fēng)吹干。處理后的不銹鋼表面呈青藍(lán)色，親水性良好。
實(shí)施例3配置2L溶液，所用化學(xué)物質(zhì)為硫酸鈉、硫酸鎳、硫酸鉀、硫酸鈣、硫酸鎂、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉、亞硫酸鈉、硝酸鈉、硝酸鉀、高錳酸鉀、氫氧化鉀、氫氧化鈉。將上述化學(xué)物質(zhì)溶于水，使溶液達(dá)到以下要求陽離子組成為Na+20.2mol/L，K+0.6mol/L，Ca2+0.1mol/L，Mg2+0.1mol/L，Ni2+0.1mol/L；陰離子組成為SO32-0.4mol/L，NO3-0.3mol/L，Cl-0.5mol/L，MnO4-0.6molg/L，OH-19.4mol/L。
首先將溶液加熱至100℃并在90～110℃保持溫度，將1個不銹鋼零件(1Cr13)浸入溶液中，零件與容器壁之間保持不接觸并適當(dāng)攪拌，保溫15分鐘后將零件取出，用80℃的清水沖洗干凈即可。處理后的不銹鋼表面呈黑色，親水性良好。
實(shí)施例4在不銹鋼容器內(nèi)配置5L溶液，所用化學(xué)物質(zhì)為硫酸、硫酸鈉、硫酸銨、硫酸錳、硫酸鉀、硼酸、硼酸鈉、硼酸鉀、重鉻酸鉀、重鉻酸鈉。將上述化學(xué)物質(zhì)溶于水，使溶液達(dá)到以下要求陽離子組成為Na+0.1mol/L，K+0.15mol/L，H+1mol/L，Mn2+0.15mol/L，NH4+0.3mol/L；陰離子組成為SO42-0.3mol/L，BO43-0.35mol/L，Cr2O72-0.1mol/L。
溶液溫度保持在20-40℃之間，將1個不銹鋼零件(水槽過濾器，材料為1Cr18Ni9Ti)浸入溶液中作為陽極，不銹鋼容器壁為陰極，零件與陰極之間保持不接觸并適當(dāng)攪拌，兩端加上直流電，并在20分鐘內(nèi)緩慢將電壓調(diào)至6V，之后將零件取出，用清水沖洗干凈后在80℃的烘箱中烘干。處理后的不銹鋼表面呈黑色，親水性良好。
實(shí)施例5在耐腐蝕的不銹鋼槽內(nèi)配置5L溶液，所用化學(xué)物質(zhì)為硫酸、鹽酸、硫酸鈉、硫酸鈣、硫酸鉀、氯化鉀、氯化鈉、氯化鈣、鉻酐、高錳酸鉀。將上述化學(xué)物質(zhì)溶于水，使溶液達(dá)到以下要求陽離子組成為H+3.9mol/L，Na+0.1mol/L，K+0.1mol/L，Ca2+0.05mol/L；陰離子組成為SO42-1.55mol/L，CrO42-0.55mol/L，Cl-0.1mol/L，MnO4-0.1mol/L。
首先將溶液加熱至80℃并在70～90℃保持溫度，將1個不銹鋼零件(水槽過濾器)浸入溶液中，適當(dāng)攪拌，保溫40分鐘后將零件取出，用清水沖洗干凈后在80℃烘箱中烘干。處理后的不銹鋼表面呈藍(lán)色，親水性良好。
實(shí)施例6在耐腐蝕的塑料槽內(nèi)配置5L溶液，所用化學(xué)物質(zhì)為硫酸、硫酸鈉、硫酸鋅、硫酸錳、硫酸鐵、硫酸鉀、重鉻酸鉀、重鉻酸鈉、鉻酐、高錳酸鉀。將上述化學(xué)物質(zhì)溶于水，使溶液達(dá)到以下要求陽離子組成為H+30.2mol/L，Na+0.05mol/L，K+0.05mol/L，Zn2+0.1mol/L，Mn2+0.1mol/L，F(xiàn)e3+0.1mol/L；陰離子組成為SO42-10.2mol/L，CrO42-5.1mol/L，Cr2O72-0.1mol/L，MnO4-0.2mol/L。
首先將溶液加熱至70℃并在60～80℃保持溫度，將1個不銹鋼零件(水槽過濾器，材料為1Cr18Ni9Ti)浸入溶液中，適當(dāng)攪拌，保溫3分鐘后將零件取出，用清水沖洗干凈后在80℃烘箱中烘干。處理后的不銹鋼表面呈藍(lán)色，親水性良好。
實(shí)施例7其它條件同實(shí)施例1，所不同的是將實(shí)施例1中的100L溶液用去離子水稀釋到200L，零件在溶液中的保溫時間為60分鐘。處理后的不銹鋼表面呈黑色，親水性良好。
實(shí)施例8在耐腐蝕槽內(nèi)配置5L溶液，所用化學(xué)物質(zhì)為硫酸、硫酸鎳、硫酸鋅、硫酸銅、硫酸鉀、鹽酸、氯化鎳、氯化鋅、氯化銅、氯化鉀、重鉻酸鉀、鉻酐。將上述化學(xué)物質(zhì)溶于水，使溶液達(dá)到以下要求陽離子組成為H+10mol/L，K+2mol/L，Zn2+0.1mol/L，Cu2+0.1mol/L，Ni2+0.2mol/L；陰離子組成為SO42-5.1mol/L，CrO42-0.1mol/L，Cr2O72-1.1mol/L，Cl-0.2mol/L。
首先將溶液加熱至70℃并在60～80℃保持溫度，將1個不銹鋼零件(水槽過濾器，材料為1Cr18Ni9Ti)浸入溶液中，適當(dāng)攪拌，保溫15分鐘后將零件取出，用清水沖洗干凈后在80℃烘箱中烘干。處理后的不銹鋼表面呈藍(lán)色，親水性良好。
實(shí)施例9其它條件同實(shí)施例2，所不同的是將實(shí)施例2中的100L溶液用去離子水稀釋到200L，溶液工作溫度保持在80～100℃，零件在溶液中的保溫時間為30分鐘。處理后的不銹鋼表面呈黑色，親水性良好。
實(shí)施例10其它條件同實(shí)施例3，所不同的是將實(shí)施例3中的2L溶液用去離子水稀釋到5L，溶液工作溫度保持在90～100℃，零件在溶液中的保溫時間為30分鐘。處理后的不銹鋼表面呈黑色，親水性良好。
實(shí)施例11其它條件同實(shí)施例4，所不同的是將實(shí)施例4中的5L溶液用去離子水稀釋到20L，并在30分鐘內(nèi)緩慢將電壓調(diào)至8V。處理后的不銹鋼表面呈黑色，親水性良好。
實(shí)施例12取實(shí)施例9中的溶液5L置于不銹鋼容器內(nèi)，加熱至70℃并在60～80℃保持溫度。將1個不銹鋼零件(水槽過濾器，材料為1Cr18Ni9Ti)浸入溶液中，適當(dāng)攪拌。零件與陰極之間加上直流電，并在15分鐘內(nèi)緩慢將電壓調(diào)至5V后將零件取出，用清水沖洗干凈后在80℃烘箱中烘干。處理后的不銹鋼表面呈黑色，親水性良好。
權(quán)利要求
1.一種提高不銹鋼表面親水性能的方法，其特征在于包括如下步驟采用浸泡、噴淋或刷涂的方式，將不銹鋼產(chǎn)品與酸性或堿性處理溶液充分接觸，在20～110℃溫度下，通電或不通電反應(yīng)3～60分鐘，最后將不銹鋼產(chǎn)品置于清水中漂洗干凈并干燥；所述的處理溶液是一種水溶液，含有H+、NH4+、Na+、K+、Zn2+、Cu2+、Fe3+、Mn2+、Ni2+、Ca2+、Mg2+陽離子中的至少一種，以及OH-、Cl-、NO3-、MnO4-、SO42-、CrO42-、Cr2O72-、SO32-、BO43-陰離子中的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高不銹鋼表面親水性能的方法，其特征在于所述的處理溶液中陽離子的組成為H+1～31mol/L，NH4+0～0.4mol/L、Na+0～22mol/L、K+0～4mol/L、Zn2+0～0.5mol/L、Cu2+0～0.2mol/L、Fe3+0～0.5mol/L、Mn2+0～0.5mol/L、Ni2+0～0.2mol/L、Ca2+0～0.1mol/L、Mg2+0～0.1mol/L；陰離子的組成為OH-11～20mol/L、Cl-0～0.5mol/L、NO3-0～0.3mol/L、MnO4-0～0.6mol/L、SO42-0.3～11mol/L、CrO42-0.3～3mol/L、Cr2O72-0～2.4mol/L、SO32-0～0.4mol/L、BO430～0.4mol/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高不銹鋼表面親水性能的方法，其特征在于處理溶液中所含陽離子和陰離子均是由化學(xué)物質(zhì)溶于水中而得到的，所述的化學(xué)物質(zhì)包括硼酸、硫酸、亞硫酸、硝酸、硫酸鈉、硫酸鋅、硫酸錳、硫酸銅、硫酸鐵、硫酸鎳、硫酸鉀、硫酸銨、硼酸鈉、硼酸鉀、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉、氯化鋅、氯化錳、氯化鈣、鹽酸、亞硫酸鈉、硝酸鈉、硝酸鉀、重鉻酸鉀、重鉻酸鈉、鉻酐、高錳酸鉀、氫氧化鉀、氫氧化鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高不銹鋼表面親水性能的方法，其特征在于處理時可以不通電直接進(jìn)行化學(xué)處理，也可以將不銹鋼產(chǎn)品作陽極，另取不銹鋼板作陰極，陰陽極均置于處理液中，兩端施加一個0～8伏的直流電壓進(jìn)行電化學(xué)處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高不銹鋼表面親水性能的方法，其特征在于所述處理的不銹鋼產(chǎn)品至少含Cr、Ni和Ti中的一種成分。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高不銹鋼表面親水性能的方法，采用酸性或堿性處理溶液，于高溫下與含鉻或含鎳或含鈦的不銹鋼表面實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，在不銹鋼表面生成一層具有較小接觸角的薄膜，從而提高了不銹鋼的表面親水性能。該方法操作簡便，適用于不同形狀、不同尺寸的不銹鋼產(chǎn)品。
文檔編號C22C38/18GK1995458SQ200610155539
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月28日
發(fā)明者趙蔚 申請人:趙蔚