一種在熱鍍鋅層表面復(fù)合制備鈍化膜的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種在熱鍍鋅層表面復(fù)合制備鈍化膜的方法，利用甲醇作為水解穩(wěn)定劑，把稀土金屬鹽和檸檬酸作為添加劑加入硅烷溶液中，在熱鍍鋅鋼板表面形成了一層附著力好、無(wú)色透明、耐蝕性與常規(guī)鉻酸鹽鈍化相當(dāng)，并且具有自愈性能的鈍化膜。本發(fā)明的硅烷模制備技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，無(wú)污染；鈍化劑成分穩(wěn)定，一段時(shí)間內(nèi)可重復(fù)利用；成本低，防腐效果優(yōu)于傳統(tǒng)的磷化、鈍化工藝，無(wú)機(jī)復(fù)合硅烷膜具有抗外界酸、堿、鹽等腐蝕特性及一定的自愈性能。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種在熱鍍鋅層表面復(fù)合制備鈍化膜的方法，屬于金屬表面處理領(lǐng) 域。 一種在熱鍍鋅層表面復(fù)合制備鈍化膜的方法

【背景技術(shù)】
[0002] 熱鍍鋅也稱熱浸鍍鋅，是鋼鐵構(gòu)件浸入熔融的鋅液中獲得金屬覆蓋層的一種方 法。近年來(lái)隨高壓輸電、交通、通訊事業(yè)迅速發(fā)展，對(duì)鋼鐵件防護(hù)要求越來(lái)越高，熱鍍鋅需 求量也不斷增加。通常電鍍鋅層厚度5?15 μ m，而熱鍍鋅層一般在35 μ m以上，甚至高達(dá) 200 μ m。熱鍍鋅的覆蓋能力好，鍍層致密，無(wú)有機(jī)物夾雜，但也因此會(huì)耗費(fèi)大量的鋅材。目前 鋅的抗腐蝕機(jī)制研究有機(jī)械及電化學(xué)防腐方法，在普通大氣腐蝕條件下，鋅層表面有ZnO、 Zn (0H) 2及堿式碳酸鋅等保護(hù)膜，這些保護(hù)膜能在一定程度上減緩鋅的腐蝕，但這層保護(hù)膜 受到破壞又會(huì)形成新的膜層。金屬表面處理是提高鋼鐵抗大氣腐蝕性能的關(guān)鍵技術(shù)，但在 潮濕環(huán)境中大多數(shù)表面處理層容易發(fā)生腐蝕，使處理層表面形成腐蝕產(chǎn)物，影響外觀，必須 進(jìn)行有效鈍化。目前金屬主要成熟鈍化工藝是鉻酸鹽鈍化，但鈍化處理過(guò)程中產(chǎn)生的含鉻 氣霧及廢水對(duì)生物體及環(huán)境都有嚴(yán)重危害。有機(jī)硅烷技術(shù)作為一種綠色鈍化技術(shù)，它的快 速發(fā)展使其有望替代傳統(tǒng)的鉻酸鹽處理技術(shù)。
[0003] 硅烷偶聯(lián)劑（SCA)在金屬表面形成的化學(xué)結(jié)合膜具有很強(qiáng)的防腐作用。SCA含有 機(jī)官能團(tuán)和烷氧基，其中有機(jī)官能團(tuán)和有機(jī)涂層的結(jié)合性能非常好；而烷氧基在含水溶液 中水解成極性很強(qiáng)的硅醇（-Si-ΟΗ)，硅醇（-Si-ΟΗ)與金屬表面羥基發(fā)生脫水縮合反應(yīng)，形 成三維-Si-0-Μ交聯(lián)結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)金屬基體的耐蝕性。KH560是SCA中的一種，其結(jié)構(gòu)中含 3個(gè)甲氧基，若能控制其水解產(chǎn)物不發(fā)生聚合，能在金屬表面制得致密硅醇膜；另外KH560 所含的環(huán)氧基與金屬表面涂漆中的環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)合力較強(qiáng)，所以它是一種理想的金屬表面成 膜物質(zhì)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種在熱鍍鋅層表面復(fù)合制備鈍 化膜的方法。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種在熱鍍鋅層表面復(fù)合制備鈍化膜的方法，具有以下的制備過(guò)程和步驟： a. KH560鈍化劑的制備： 按一定體積比將甲醇與去離子水在恒溫磁力攪拌器中均勻混合，然后將KH560按一定 質(zhì)量比緩慢加入上述混合溶液中，攪拌一段時(shí)間后，靜止水解；溶液充分水解后，加入一定 質(zhì)量的（NH4) 2TiF6、Ce (N03) 3和C6H807 · H20,用1 :10冰醋酸控制pH，攪拌至其全部溶解；具 體工藝參數(shù)如下： 去離子水 70?85wt% ; 甲醇 5?15wt% ; KH560 5"25wt°/〇 ； (NH4)2TiF6 0.05?5.0wt%; Ce (N03) 3 0. 02^2. Owt% ； C6H807 · H20 0. 05^2. Owt% ； 配制溫度 2(T40°C ; 溶液pH 2~5 ; 水解時(shí)間 18?48 h; b.鈍化膜的制備： 將上述制備的鈍化劑水浴加熱至一定溫度，把熱鍍鋅樣品放置在鈍化劑中浸泡一段時(shí) 間后，在干燥箱內(nèi)加熱到一定溫度進(jìn)行表面老化，一段時(shí)間后隨爐冷卻至室溫，熱鍍鋅層表 面鈍化膜的制備完成；其工藝參數(shù)如下： 水浴溫度3(T60°C ; 浸泡時(shí)間1(T240S ; 老化溫度1KT280°C ; 老化時(shí)間0. 5?4h ; 降溫速度隨爐冷卻。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的 優(yōu)點(diǎn)： 本專利利用甲醇作為水解穩(wěn)定劑，把稀土金屬鹽和檸檬酸作為添加劑加入硅烷溶液 中，在熱鍍鋅鋼板表面形成了一層附著力好、無(wú)色透明、耐蝕性與常規(guī)鉻酸鹽鈍化相當(dāng)，并 且具有自愈性能的鈍化膜。本專利的硅烷模制備技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，無(wú)污 染；鈍化劑成分穩(wěn)定，一段時(shí)間內(nèi)可重復(fù)利用；成本低，防腐效果優(yōu)于傳統(tǒng)的磷化、鈍化工 藝，無(wú)機(jī)復(fù)合硅烷膜具有抗外界酸、堿、鹽等腐蝕特性及一定的自愈性能。

【具體實(shí)施方式】
[0006] 本發(fā)明的具體實(shí)施敘述于下： 實(shí)施例1 本實(shí)施案例中，先配制l〇〇ml鈍化劑，將KH560按1:10質(zhì)量比緩慢加入體積比1:9的 甲醇與去離子水混合液中，在恒溫磁力攪拌器上攪拌60min后，靜止水解24h ;溶液充分水 解后，加入 〇· 〇5g (NH4)2TiF6、0. 5g Ce (N03) 3 和 0· 05gC6H807 ·Η20，用 1:10 冰醋酸控制 pH=3， 攪拌至其全部溶解。將上述制備的鈍化劑水浴加熱至45°C，把預(yù)處理好的合金樣品放置鈍 化劑中浸泡40s后，在干燥箱內(nèi)加熱至130°C老化30min，隨爐冷卻至室溫。
[0007] 對(duì)制備的鈍化膜進(jìn)行CuS04點(diǎn)蝕試驗(yàn)，耐黑時(shí)間為230s ;進(jìn)行5%NaCl浸泡試驗(yàn)，第 11天合金樣品表面始出現(xiàn)部分白色銹跡和黑斑，達(dá)到常規(guī)鉻酸鹽鈍化腐蝕標(biāo)準(zhǔn)。
[0008] 實(shí)施例2 本實(shí)施案例中，先配制l〇〇ml鈍化劑，將KH560按1.5:10質(zhì)量比緩慢加入體積比1:9 的甲醇與去離子水混合液中，在恒溫磁力攪拌器上攪拌60min后，靜止水解24h ;溶液充分 水解后，加入 5g (NH4)2TiF6、lg Ce (N03) 3 和 0· lgC6H807 ·Η20，用 1:10 冰醋酸控制 pH=3,攪拌 至其全部溶解。將上述制備的鈍化劑水浴加熱至60°C，把預(yù)處理好的合金樣品放置鈍化劑 中浸泡60s后，在干燥箱內(nèi)加熱至130°C老化30min，隨爐冷卻至室溫。
【權(quán)利要求】
1. 一種在熱鍍鋅層表面復(fù)合制備鈍化膜的方法，其特征在于，具有以下的制備過(guò)程和 步驟： a. KH560鈍化劑的制備 按一定體積比將甲醇與去離子水在恒溫磁力攪拌器中均勻混合，然后將KH560按一定 質(zhì)量比緩慢加入上述混合溶液中，攪拌一段時(shí)間后，靜止水解；溶液充分水解后，加入一定 質(zhì)量的（NH4) 2TiF6、Ce (N03) 3和C6H807 · H20,用1 :10冰醋酸控制pH，攪拌至其全部溶解；具 體工藝參數(shù)如下： 去離子水 70?85wt% ; 甲醇 5?15wt% ; KH560 5"25wt°/〇 ； (NH4)2TiF6 0.05?5.0wt%; Ce (N03) 3 0. 02^2. Owt% ； C6H807 · H20 0. 05^2. Owt% ； 配制溫度 2(T40°C ; 溶液pH 2~5 ; 水解時(shí)間 18?48h ; b. 鈍化膜的制備 將上述制備的鈍化劑水浴加熱至一定溫度，把熱鍍鋅樣品放置在鈍化劑中浸泡一段時(shí) 間后，在干燥箱內(nèi)加熱到一定溫度進(jìn)行表面老化，一段時(shí)間后隨爐冷卻至室溫，熱鍍鋅層表 面鈍化膜的制備完成；其工藝參數(shù)如下： 水浴溫度3(T60°C ; 浸泡時(shí)間1(T240S ; 老化溫度1KT280°C ; 老化時(shí)間0. 5?4h ; 降溫速度隨爐冷卻。
【文檔編號(hào)】C23C22/53GK104046975SQ201410271035
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)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, 趙啟亮, 肖軼, 周代義, 郭煒, 張俊良 申請(qǐng)人:上海大學(xué)