[发明专利]一种金属表面涂装方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及金属防护方法，尤其涉及一种金属表面涂装方法及其应用。

背景技术

众所周知，在自然界中，除了少量贵重惰性金属（金、铂等）外，其余绝大多数金属及其合金在自然条件下都易发生腐蚀，在使用之前一般都要经过防护处理以提高其耐蚀性能，延长使用寿命，这其中，基于涂覆有机涂层的金属表面涂装技术应用最多，效果最好。金属表面的涂装体系包括金属表面预处理层与后续的防护层。传统的预处理技术如铬酸盐钝化、磷酸盐转化等对环境都不友好，如六价铬离子具有很强的毒性、磷酸盐则会导致水体富营养化。随着环保呼声的高涨，迫切需要研发出新型环保型表面处理工艺。

针对当前趋势，本发明提出一种金属表面涂装方法及用途。先采用电沉积方法在金属基体上沉积一层结合力良好、惰性多孔的纳米氧化物层，然后再在其表面涂覆防护层。与传统的金属表面涂装体系相比，本发明所制备的以纳米氧化物为预处理层的涂装体系具有更优异的防护性能，更重要的是对环境零污染，且对基体与后续防护层无选择性，是一种具有广适性的绿色环保型涂装技术。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种金属表面涂装方法及其应用。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

金属表面涂装方法的步骤如下：

1)金属基体依次经80、120、400号静电植砂，14号金相砂纸机械打磨后，放入30～60℃除油液中除油1～10min，再在30～60℃超声5～15min，最后依次用自来水，去离子水清洗后，快速用热风吹干，在干燥箱中放置5～24h待用；

2)前躯体溶液配制：加入50～100mL无水乙醇、50～100mL水、1～10mL 前躯体，HCl调pH至2.0～5.0，室温下搅拌2～14h，待用；

3)在三电极槽中加入配好的前躯体溶液，以金属基体作为工作电极，Ag/AgCl作为参比电极，铂为对电极，控制电位在-0.5～-2.0V，沉积时间为100s～600s，用去离子水冲洗后40～150℃烘干，得到纳米氧化物薄膜；

4)在纳米氧化物薄膜上浸涂、滴涂、旋涂或刷涂防护层，溶剂蒸发后在40～150℃下固化0.5～1h即可。

所述的除油液的组成为：碳酸钠8g/L、硅酸钠5g/L、多聚磷酸钠8g/L，十二烷基磺酸钠1g/L、烷基酚聚氧乙烯醚5mL/L。所述的纳米氧化物膜为SiO₂、TiO₂、ZrO₂、PbO₂、SnO₂、Co₂O₃、CuO或ZnO膜。所述的前躯体为：硅酸烷基酯、钛酸烷基酯、锆酸烷基酯、乙酸铅、锡酸烷基酯、Co (acac)₂ 、Cu (acac)₂ 或Zn (acac)₂。所述的防护层为：有机硅烷膜、有机/无机杂化的复合sol-gel薄膜或常用的有机涂层。所述的金属基体为碳钢、镀锌钢、冷轧钢、铝、锌、铜、镁或锡及其合金。

金属表面涂装方法应用于碳钢、镀锌钢、冷轧钢、铝、锌、铜、镁或锡及其合金的表面防腐。

本发明的有益效果是: 与传统的金属表面涂装体系相比，本发明所制备的以纳米氧化物为预处理层的涂装体系具有更优异的防护性能，更重要的是对环境零污染，且对基体与后续防护层无选择性，是一种具有广适性的绿色环保型涂装技术。

附图说明

图1（a）为在2024铝合金基体表面通过电沉积技术沉积的纳米SiO₂膜，显示出纳米尺度的多孔性质；

图1（b）为在2024铝合金基体表面通过电沉积技术沉积的纳米SiO₂膜上涂覆十二烷基三甲氧基硅烷（DTMS）后的形貌，显示DTMS均匀覆盖住纳米SiO₂膜，且防护膜较致密；

图2为2024铝合金基体经不同处理后在3.5wt% NaCl水溶液中测得的电化学交流阻抗谱（EIS）图，（1）为裸基体；（2）为表面仅覆盖了DTMS防护层；（3）为基体表面先电沉积一层多孔SiO₂层，然后涂覆一层DTMS防护层。显示基体表面经SiO₂膜处理后显著提高了DTMS防护层的防护性能；