[发明专利]改善有机膜处理金属表面的新工艺

说明书

技术领域：

本发明涉及金属表面防腐处理技术领域，尤其涉及到一种改善有机膜处理金属表面的新工艺。

背景技术：

传统的电镀及发黑工艺是应用非常广泛的金属表面防护处理技术，其保护效果虽然显著，但对环境污染严重，已越来越不符合现在的环保要求。发展循环经济，对提高资源利用率和建设资源节约型、环境友好型社会具有重要意义。资源减量化、再利用、再循环是贯彻实施循环经济，资源综合利用和清洁生产的三大基本原则，也是环境污染防治从末端治理转向前端控制，实现社会经济可持续发展战略的必然要求。

目前，硅烷化技术作为一种环保的金属表面前处理技术已逐渐成熟，硅烷化处理中不含锌、镍等有害重金属及其它有害成分，也不需要亚硝酸盐促进剂，从而避免了亚硝酸盐及其分解产物对人体的危害。硅烷处理也是无渣的。渣处理成本为零，减少设备维护成本，并且没有表调、钝化等工艺过程，较少的生产步骤和较短的处理时间有助于提高工厂的产能，可缩短新建生产线，节约设备投资和占地面积。并且室温工作，成膜迅速，节能增效；可与各种后道处理方式配套，比如喷粉、电泳、喷漆等。该技术现已具有较高的工业化应用水平。但硅烷膜相对较薄，虽然能够满足汽车、家电等涂装行业的使用要求，但在传统的电镀及发黑工艺的应用仍受到很大限制，并且传统的硅烷处理剂对水的要求很高，在成膜期间对水的硬度具有很高的要求，一旦采用富含Ca²⁺、Mg²⁺离子的硬水，将会影响到低聚硅烷的缩聚反应，从而阻碍了共价键的形成，硅烷化膜与金属表面的链接变差，易脱落，难以起到保护的作用。由于硅烷处理技术的成膜液对硬水较强的敏感性，试样进入成膜液中以前需用去离子水彻底清洗。但使用去离子水成本较高，该处理技术难以被广大商家接受。传统的硅烷化处理膜层不能单独应用于金属的抗腐蚀处理。

发明内容：

本发明针对上述传统硅烷化处理的不足，提供了一种抗腐蚀性能好，可应用于金属的单独防护的抗腐蚀处理，而且可以使用硬水的改善有机膜处理金属表面的新工艺。

改善有机膜处理金属表面的新工艺，其特征在于：在电镀及发黑工艺的硅烷化过程中引入经过改性的植酸与乙醇胺的缩合物，在金属表面形成硅烷化膜与改性植酸乙醇胺缩合物的保护膜，当硅烷中Si-OH相互缩合，在金属表面形成具有Si-O-Si三维网状结构的硅烷膜时，改性植酸乙醇胺缩合物也通过共价键与其极性基团结合并镶嵌其中，从而强化膜的力学性能，减少膜的结构孔洞，形成更加致密的硅烷植酸复合膜。

上述的硅烷化过程是利用硅烷化技术以硅烷偶联剂为主要成膜物质的金属表面防腐处理。

上述的硅烷化技术主要成膜物质为硅烷偶联剂，硅烷是一类含硅基的有机/无机杂化物，其基本分子式为：R′(CH2)_nSi(OR)₃，其中OR是可水解的基团，R′是有机官能团，两种不同的化学官能团，一端能于无机材料表面的羟基反应生成共价键，另一端能与树脂生成共价键，从而使两种性质差别很大的材料结合起来，起到提高复合材料抗腐蚀性能的作用。

硅烷植酸复合膜抗硬水原理：

本发明通过含特殊基团的多羟基硅烷与植酸发生缩合反应，一方面利用植酸可有效络合硬水中的钙镁离子的特性有效改善硅烷处理产品的抗硬水性能；另一方面提高硅烷与基体表面结合的有效共价键密度，从而提高金属的抗腐蚀性能和粘结力。

该复合膜层较之单纯的硅烷化处理膜层，不仅抗腐蚀性能得到了极大的提高，可成功应用于金属的单独防护的抗腐蚀处理，而且无需去离子水，可直接使用硬水对试样进行清洗，显著地降低了生产成本，使得该技术的应用与普及成为了可能。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例一：

改善有机膜处理金属表面的新工艺，在以硅烷偶联剂为主要成膜物质的金属表面防腐处理技术的硅烷化过程中引入经过改性的植酸与乙醇胺的缩合物，在金属表面形成硅烷化膜与改性植酸乙醇胺缩合物的保护膜，当硅烷中Si-OH相互缩合，在金属表面形成具有Si-O-Si三维网状结构的硅烷膜时，改性植酸乙醇胺缩合物也通过共价键与其极性基团结合并镶嵌其中，从而强化膜的力学性能，减少膜的结构孔洞，形成更加致密的硅烷植酸复合膜。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。