專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于金屬涂裝前表面處理的硅烷復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬表面處理新材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于金屬涂裝前表面處理的能有效替代傳統(tǒng)磷化劑的無(wú)磷硅烷復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
磷化是傳統(tǒng)的金屬材料表面處理技術(shù)。金屬材料(主要是鋼鐵件)通過(guò)磷化處理，可以在表面形成一層致密的含磷酸鹽的復(fù)鹽轉(zhuǎn)化膜(俗稱(chēng)磷化膜)。磷化膜不僅具有良好的臨時(shí)防銹性能，而且可以提高鋼鐵材料與表面涂層之間的結(jié)合力以及涂層的整體耐蝕性，是鋼鐵材料表面涂裝前處理中必不可少的工序。目前我國(guó)工業(yè)上使用的磷化技術(shù)多為中、高溫條件下的高酸性磷酸鹽體系，存在能耗大、磷化液腐蝕性較強(qiáng)、磷化車(chē)間酸腐蝕嚴(yán)重、廢液排放處理困難、環(huán)境污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)。20世紀(jì)90年代以來(lái)，低溫磷化液和多功能磷化液開(kāi)始廣泛使用，雖然降低了能耗，但由于大量使用亞硝酸鹽、重鉻酸鹽、含氟促進(jìn)劑等有毒的添加劑，進(jìn)一步增加了環(huán)保危害。隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)的日益重視，推進(jìn)清潔生產(chǎn)已成為世界各國(guó)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。低成本、低能耗、無(wú)污染成為金屬表面處理新的發(fā)展方向。為了消除磷對(duì)水體的富營(yíng)養(yǎng)污染，近十年來(lái)無(wú)磷轉(zhuǎn)化膜技術(shù)越來(lái)越受到各國(guó)政府的重視，其中，硅烷處理技術(shù)是目前最有望替代傳統(tǒng)磷化工藝的無(wú)磷轉(zhuǎn)化膜技術(shù)。但硅烷在水溶液中容易發(fā)生縮聚反應(yīng)，穩(wěn)定性較差，而且單純的硅烷處理工藝難以在生產(chǎn)工藝中達(dá)到傳統(tǒng)磷化工藝的性能要求，其應(yīng)用目前仍然難于規(guī)?；茝V。本發(fā)明的無(wú)磷復(fù)合硅烷偶聯(lián)劑克服了單純的硅烷偶聯(lián)劑穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，而又具有環(huán)保及耐蝕性?xún)?yōu)良的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供了一種用于金屬涂裝前表面處理的硅烷復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明的硅烷復(fù)合材料以硅烷偶聯(lián)劑和無(wú)機(jī)鋯鹽、鈦鹽為主料，合成制備了一種特殊的復(fù)合處理劑，并通過(guò)加入穩(wěn)定劑，控制硅烷偶聯(lián)劑的水解縮聚時(shí)間，保證其儲(chǔ)存和使用的穩(wěn)定性。經(jīng)該硅烷復(fù)合材料處理液處理后的金屬表面能形成一層致密的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合轉(zhuǎn)化膜，按照考察磷化膜性能的點(diǎn)蝕試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，該轉(zhuǎn)化膜耐CuSO4溶液點(diǎn)蝕的時(shí)間可達(dá)到5-15min (隨轉(zhuǎn)化膜的厚度變化而有所變化)，大大超過(guò)傳統(tǒng)磷化轉(zhuǎn)化膜耐CuSO4溶液點(diǎn)蝕的時(shí)間只有l(wèi)-5min的標(biāo)準(zhǔn)；而且表面涂裝后的漆膜附著力與傳統(tǒng)磷化膜相當(dāng)。該復(fù)合材料處理液完全無(wú)磷，其中的鋯鹽、鈦鹽無(wú)毒無(wú)害，是一種新型的環(huán)保處理液，完全能替代傳統(tǒng)磷化溶液。為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種用于金屬涂裝前表面處理的硅烷復(fù)合材料，其特征在于每升所述的硅烷復(fù)合材料中含有20 80g鋯鹽和/或鈦鹽、5 30g穩(wěn)定劑、5 IOOg硅烷偶聯(lián)劑、1 30ml酸以及余量的水。其中，所述的鋯鹽為氟鋯酸鹽。
其中，所述的鈦鹽為硫酸氧鈦或氟鈦酸鹽。其中，所述的氟鋯酸鹽和鈦鹽混合物的質(zhì)量比為3 0 5。其中，所述的穩(wěn)定劑為含有二個(gè)以上羥基的多元醇，如乙二醇、甘油、季戊四醇寸。其中，所述的穩(wěn)定劑為乙二醇或甘油與季戊四醇的混合物，其重量比為1 0.5 1。其中，所述的硅烷偶聯(lián)劑包括氨丙基硅烷、環(huán)氧基硅烷、脲丙基硅烷、乙烯基硅烷以及含硫鏈或烷基的二硅烷(如四硫化雙三乙氧基硅烷、1、2- 二乙氧硅酯基乙烷)。其中，所述的酸為乙酸、硝酸或鹽酸。表一不同金屬所選用的最佳硅烷偶聯(lián)劑
權(quán)利要求
1.一種用于金屬涂裝前表面處理的硅烷復(fù)合材料，其特征在于每升所述的硅烷復(fù)合材料中含有20-80g鋯鹽和/或鈦鹽、5-30g穩(wěn)定劑、5-100g硅烷偶聯(lián)劑、l-30ml酸以及余量的水；所述的鋯鹽為氟鋯酸鹽；所述的鈦鹽為硫酸氧鈦或氟鈦酸鹽；所述的穩(wěn)定劑為含有二個(gè)以上羥基的多元醇；所述的硅烷偶聯(lián)劑包括氨丙基硅烷、環(huán)氧基硅烷、脲丙基硅烷、乙烯基硅烷以及含硫鏈或烷基的二硅烷；所述的酸為乙酸、硝酸或鹽酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅烷復(fù)合材料，其特征在于所述的硅烷復(fù)合材料中含有氟鋯酸鹽和鈦鹽，其質(zhì)量比為3:0-5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅烷復(fù)合材料，其特征在于所述的穩(wěn)定劑為乙二醇、甘油或季戊四醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅烷復(fù)合材料，其特征在于所述的穩(wěn)定劑為乙二醇或甘油與季戊四醇的混合物，其重量比為1:0. 5-1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅烷復(fù)合材料，其特征在于所述的含硫鏈或烷基的二硅烷為四硫化雙三乙氧基硅烷、1、2- 二乙氧硅酯基乙烷。
6.一種如權(quán)利要求1-5中任一所述的硅烷復(fù)合材料的制備方法，步驟如下(1)按照配方量稱(chēng)取鋯鹽和/或鈦鹽，加水加熱到60-80°C使之溶解，然后在溶液中加入配方量的穩(wěn)定劑，用酸調(diào)整溶液的PH值至3-4，攪拌1- ;(2)將配方量的硅烷偶聯(lián)劑在攪拌下滴加到上述溶液中，滴加完畢后繼續(xù)攪拌2- ；(3)按照配方量補(bǔ)足余量的水，繼續(xù)攪拌1- 即得本發(fā)明的硅烷復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬表面處理新材料技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種用于金屬涂裝前表面處理的能有效替代傳統(tǒng)磷化劑的無(wú)磷硅烷復(fù)合材料。每升該硅烷復(fù)合材料中含有20~80g鋯鹽和/或鈦鹽、5~30g穩(wěn)定劑、5~100g硅烷偶聯(lián)劑、1~30ml酸以及余量的水。經(jīng)該硅烷復(fù)合材料處理后的金屬表面能形成一層致密的復(fù)合轉(zhuǎn)化膜，按照考察磷化膜性能的點(diǎn)蝕試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，該轉(zhuǎn)化膜耐CuSO4溶液點(diǎn)蝕的時(shí)間可達(dá)5-15min，大大超過(guò)傳統(tǒng)磷化轉(zhuǎn)化膜耐CuSO4溶液點(diǎn)蝕時(shí)間只有1-5min的標(biāo)準(zhǔn)；而且表面涂裝后的漆膜附著力與傳統(tǒng)磷化膜相當(dāng)。該復(fù)合材料處理液完全無(wú)磷，其中的鋯、鈦鹽無(wú)毒無(wú)害，是一種新型的環(huán)保處理液，完全能替代傳統(tǒng)磷化溶液。
文檔編號(hào)C23C22/34GK102337530SQ20111019257
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者陸飆 申請(qǐng)人:武漢迪賽高科技研究發(fā)展有限公司