一種用硅烷偶聯(lián)劑對電氣化鐵路接觸網(wǎng)構(gòu)件陽極氧化鋁進行封孔處理的方法
【專利摘要】一種用硅烷偶聯(lián)劑對電氣化鐵路接觸網(wǎng)構(gòu)件陽極氧化鋁進行封孔處理的方法，屬于金屬表面再處理、提高金屬防腐蝕領(lǐng)域。步驟如下：先將陽極氧化鋁樣品在丙酮溶液中超聲處理10～15分鐘，然后用蒸餾水沖洗3～5次，而后將其放入雙氧水活化液中，65℃下浸泡5～10分鐘；將硅烷偶聯(lián)劑、醇類和水按質(zhì)量比為1:(6-8):1混溶，然后加入有機酸作為水解催化劑，調(diào)節(jié)硅烷偶聯(lián)劑醇水溶液的pH值至4～6，水解時間控制為0.5～8小時；將經(jīng)活化處理后的樣品浸泡到硅烷偶聯(lián)劑醇水溶液中，浸泡時間10～80分鐘，然后取出固化。本發(fā)明對多孔的陽極氧化鋁膜層進行封閉處理，原料價格低廉，操作流程簡單，維護方便，封孔后產(chǎn)品的耐蝕性和抗污染能力大幅提升，無毒環(huán)保，保證電氣化鐵路安全運行。
【專利說明】一種用硅烷偶聯(lián)劑對電氣化鐵路接觸網(wǎng)構(gòu)件陽極氧化鋁進行封孔處理的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用硅烷偶聯(lián)劑對電氣化鐵路接觸網(wǎng)構(gòu)件陽極氧化鋁進行封孔處理的方法，屬于金屬表面再處理、提高金屬防腐蝕【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金是構(gòu)成電氣化鐵路網(wǎng)的主要材料，在接觸網(wǎng)中用于制造定位裝置、腕臂支撐裝置、補償裝置等多種裝置及構(gòu)件。一般而言，金屬鋁及鋁合金在溶解性較強的酸性電解質(zhì)中經(jīng)陽極氧化處理后，得到的氧化層是多孔的，雖然可以一定程度上提高鋁及鋁合金的耐蝕性，但其吸附能力強，易被污染，尤其是在腐蝕性環(huán)境中腐蝕介質(zhì)極易進入膜孔而引起腐蝕。為了進一步提高金屬鋁及其合金的耐蝕性，需要對多孔層進行封孔處理。目前的封孔技術(shù)主要包括:重鉻酸鹽封孔，沸水封孔，常溫金屬封孔、有機酸封孔、稀土封孔、溶膠凝膠封孔等多種，而我國則較多采用常溫金屬封孔，耐腐蝕環(huán)境下則采用重鉻酸鹽封孔技術(shù)。
[0003]沸水封孔的工藝條件要求苛刻，且易出現(xiàn)粉霜，從而影響產(chǎn)品外觀，此外沸水封孔的能耗較大；常溫金屬封孔主要使用鎳離子和氟化物，容易對環(huán)境造成污染，同時槽液的維護也比較麻煩；對重鉻酸鹽封孔技術(shù)而言，由于六價鉻具有較強的毒性，在歐洲早已經(jīng)被禁止使用，雖然我國現(xiàn)在還沒頒布具體的使用禁令，但無鉻處理已經(jīng)成為未來的發(fā)展趨勢。因此，開發(fā)一種價格低廉、操作工藝簡單、維護方便，且環(huán)境友好型的鋁合金陽極氧化封孔技術(shù)具有十分重要的現(xiàn)實意義。
[0004]本發(fā)明選用硅烷偶聯(lián)劑對多孔的陽極氧化鋁膜層進行封閉處理，原料價格低廉，操作流程簡單，工藝維護方便，封孔后產(chǎn)品的耐蝕性和抗污染能力大幅提升，可以有效的保證電氣化鐵路的安全運行。最為重要的是此處理工藝無毒環(huán)保，對環(huán)境保護有著積極意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]一種用硅烷偶聯(lián)劑對電氣化鐵路接觸網(wǎng)構(gòu)件陽極氧化鋁進行封孔處理的方法，其特征在于按如下步驟完成:
[0006]一、首先將陽極氧化鋁樣品在丙酮溶液中超聲處理10?15分鐘，然后用蒸餾水沖洗3?5次，而后將其放入雙氧水活化液中，65°C下浸泡5?10分鐘；
[0007]二、將硅烷偶聯(lián)劑、醇類和水按質(zhì)量比為1: ￠-8):1混溶，然后加入有機酸作為水解催化劑，調(diào)節(jié)硅烷偶聯(lián)劑醇水溶液的PH值至4?6，水解時間控制為0.5?8小時；
[0008]三、將第一步中經(jīng)活化處理后的樣品浸泡到第二步中已經(jīng)水解的硅烷偶聯(lián)劑醇水溶液中，浸泡時間10?80分鐘，然后取出固化。
[0009]進一步，雙氧水活化液中雙氧水的質(zhì)量分數(shù)為5%，65°C下浸泡5?10分鐘，使樣品表面富含大量羥基。
[0010]進一步，將娃燒偶聯(lián)劑為γ _氛丙基二乙氧基娃燒，A-1100 ; γ -縮水甘油釀氧丙基三甲氧基硅烷，Α-187 ；γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，Α-174 ;甲基三甲氧基硅烷，Z-6070 ;乙烯基三甲氧基硅烷，A-171 ;乙烯基三乙氧基硅烷，A-151等。
[0011]進一步，醇類為甲醇、乙醇或乙二醇等，有機酸為甲酸、乙酸或乙二酸等。
[0012]關(guān)鍵工藝控制參數(shù)
[0013]I)娃燒偶聯(lián)劑、乙醇和水的混溶比例，以及水解時間的控制，決定了娃燒偶聯(lián)劑的水解程度，從而影響到封孔的效果以及硅烷膜與基體的結(jié)合力；
[0014]2)經(jīng)活化處理的陽極氧化鋁樣品在已水解的硅烷偶聯(lián)劑醇水溶液中的浸泡時間，一定程度上決定了封孔的效果。
[0015]采用此工藝對陽極氧化鋁進行封孔處理時，由于硅烷偶聯(lián)劑的醇水溶液中含有大量醇類物質(zhì)，因此一定程度上降低了試樣的表面張力，促進了硅烷偶聯(lián)劑水解液往孔內(nèi)的擴散，提高了封孔效果。此外，由于本發(fā)明中對陽極氧化鋁試樣進行了活化處理，使其表面富含大量羥基，一定程度上提高了其與硅烷膜層的結(jié)合力，有利于提高樣品的耐蝕性。當選擇含有疏水官能團的偶聯(lián)劑對試樣進行處理時，由于陽極氧化鋁表面的微觀結(jié)構(gòu)凹凸不平，其上又分布著大量的與硅烷偶聯(lián)劑作用而獲得的疏水官能團，因此封孔后所得試樣的表面疏水性較強，進一步提升了封孔樣品的耐蝕性和表面自清潔能力。實驗結(jié)果證明:經(jīng)封孔處理后的試樣中性鹽霧試驗最高可達1000小時無明顯銹點；表面自清潔能力較強，其表面上水的接觸角最高可達130°。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1本發(fā)明流程圖。

【具體實施方式】
[0017]實例I
[0018]首先將陽極氧化鋁樣品在丙酮溶液中超聲處理10分鐘，然后用蒸餾水沖洗3次，而后將其放入雙氧水活化液(雙氧水的質(zhì)量分數(shù)為5% )中，65°C下浸泡5分鐘，使樣品表面富含大量羥基；將硅烷偶聯(lián)劑(γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，Α-187)、甲醇和水按質(zhì)量比1:8:1的固定比例混溶，然后加入少量乙酸調(diào)節(jié)硅烷偶聯(lián)劑醇水溶液的pH值至4，水解時間控制為3小時；將經(jīng)活化處理后的樣品浸泡到硅烷偶聯(lián)劑A-187的醇水溶液中，浸泡時間10分鐘，然后取出，常溫固化，得到封孔樣品。該樣品的中性鹽霧試驗可達800小時無明顯銹點，其表面水的接觸角為105°。
[0019]實例2
[0020]首先將陽極氧化鋁樣品在丙酮溶液中超聲處理15分鐘，然后用蒸餾水沖洗3次，而后將其放入雙氧水活化液(雙氧水的質(zhì)量分數(shù)為5% )中，65°C下浸泡8分鐘，使樣品表面富含大量羥基；將硅烷偶聯(lián)劑(甲基三甲氧基硅烷，Z-6070)、甲醇和水按質(zhì)量比1:6:1的固定比例混溶，然后加入少量乙酸調(diào)節(jié)硅烷偶聯(lián)劑醇水溶液的PH值至4，水解時間控制為5小時；將經(jīng)活化處理后的樣品浸泡到硅烷偶聯(lián)劑Z-6070的醇水溶液中，浸泡時間50分鐘，然后取出，恒溫60°C固化，得到封孔樣品。該樣品的中性鹽霧試驗可達950小時無明顯銹點，且表面自清潔能力較強，其表面上水的接觸角可達120°。
[0021]實例3
[0022]首先將陽極氧化鋁樣品在丙酮溶液中超聲處理15分鐘，然后用蒸餾水沖洗5次，而后將其放入雙氧水活化液(雙氧水的質(zhì)量分數(shù)為5%)中，65°C下浸泡10分鐘，使樣品表面富含大量羥基；將硅烷偶聯(lián)劑(甲基三甲氧基硅烷，Z-6070)、甲醇和水按質(zhì)量比1:6:1的固定比例混溶，然后加入少量乙酸調(diào)節(jié)硅烷偶聯(lián)劑醇水溶液的PH值至4，水解時間控制為8小時；將經(jīng)活化處理后的樣品浸泡到硅烷偶聯(lián)劑Z-6070的醇水溶液中，浸泡時間80分鐘，然后取出，恒溫60°C固化，得到封孔樣品。該樣品的中性鹽霧試驗可達1000小時無明顯銹點，且表面自清潔能力較強，其表面上水的接觸角可達130°。
【權(quán)利要求】
1.一種用硅烷偶聯(lián)劑對電氣化鐵路接觸網(wǎng)構(gòu)件陽極氧化鋁進行封孔處理的方法，其特征在于按如下步驟完成: 一、首先將陽極氧化鋁樣品在丙酮溶液中超聲處理10?15分鐘，然后用蒸餾水沖洗3?5次，而后將其放入雙氧水活化液中，65°C下浸泡5?10分鐘； 二、將硅烷偶聯(lián)劑、醇類和水按質(zhì)量比為1:￠-8):1混溶，然后加入有機酸作為水解催化劑，調(diào)節(jié)硅烷偶聯(lián)劑醇水溶液的PH值至4?6，水解時間控制為0.5?8小時； 三、將第一步中經(jīng)活化處理后的樣品浸泡到第二步中已經(jīng)水解的硅烷偶聯(lián)劑醇水溶液中，浸泡時間10?80分鐘，然后取出固化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于:雙氧水活化液中雙氧水的質(zhì)量分數(shù)為5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于:硅烷偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基娃燒、乙稀基二甲氧基娃燒或乙稀基二乙氧基娃燒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于:有機酸為甲酸、乙酸或乙二酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于:醇類為甲醇、乙醇或乙二醇。
【文檔編號】C25D11/18GK104451821SQ201410650692
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月15日
【發(fā)明者】肖寧, 劉莉蓉, 雍興躍, 郭奉迎, 王賢明 申請人:北京化工大學(xué), 中鐵二院工程集團有限責任公司