[发明专利]一种有机框架负载的前处理钝化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种有机框架负载的前处理钝化剂及其制备方法和应用。每升前处理钝化剂中，含有有机框架剂50～2000ppm，锆酸盐10～250ppm，硅烷偶联剂0～1000ppm，总氟离子50～1000ppm，水余量。本产品能够有效降低薄膜或锆系前处理钝化膜烘干过程中易开裂等问题，由于裂纹的减少，能够有效提高钝化膜的耐蚀性，并增强钝化膜与涂层、基材间的附着力。

技术领域

本发明属于金属表面处理领域，具体涉及一种用于金属基材表面防腐蚀的酸性硅烷-锆处理剂及其制备方法和应用。

背景技术

金属材料受周围介质的作用而损坏，称为金属腐蚀。金属腐蚀时，在金属的界面上金属与空气、水等发生化学或电化学多相反应，使金属转入氧化(离子)状态，这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零件的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用寿命。世界上每年因腐蚀的金属约占总产量的三分之一，如何防止金属腐蚀已成为科学界研究的重大课题。

为了防止金属腐蚀，常采用钝化剂在金属基材表面制备钝化膜。随着经济成本的控制及环境保护的日益重视，铬酸盐和磷酸盐逐渐被替代。现今，在实际应用中使用效果较好的通常有两类：第一种是锆系处理剂，它是以氟锆酸或其他锆系类为主成膜物，添加辅助成膜剂形成的纳米级钝化膜处理剂；第二种是硅烷处理剂，其主剂是硅烷偶联剂，再加以部分添加剂获得的微纳陶瓷复合膜处理剂。由于前处理后续需要跟随喷粉、喷漆、电泳等工序，势必会涉及到高温干燥过程，在这一过程中，锆酸盐结晶水及基材表面自由水的蒸发，硅烷的交联过程，均会导致钝化膜内外应力不均造成钝化膜开裂，这些裂缝严重影响钝化膜表面的致密性，当腐蚀介质渗透到钝化膜时，裂纹处会严重影响钝化膜的耐蚀性。

因此，通过一定的方法减小或消除钝化膜中的裂缝或减小烘干过程中钝化膜的内外应力，对防止钝化膜开裂及提高钝化膜的耐蚀性有着较大的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机框架负载的前处理钝化剂。能够有效提升处理后基材的耐蚀性，同时能够有效提高基材与涂层之间的结合力。

本发明采用的技术方案是：一种有机框架负载的前处理钝化剂，每升前处理钝化剂中，含有有机框架剂50～2000ppm，锆酸盐10～250ppm，硅烷偶联剂0～1000ppm，总氟离子50～1000ppm，水余量。

进一步的，上述的一种有机框架负载的前处理钝化剂，所述有机框架剂选自吡咯烷、十六烷基三甲基溴化铵、四甲基铵、四乙基溴化铵、四乙基氢氧化铵和四甲基氢氧化铵中的一种或二种以上的混合。更优选的，有机框架剂含量为100～800ppm。本发明中所述的有机框架剂含量过低会导致钝化膜开裂情况改善不明显。添加剂含量过高会导致钝化膜的膜重降低，影响锆或硅烷在基材表面的沉积，导致耐蚀性降低。

进一步的，上述的一种有机框架负载的前处理钝化剂，所述锆酸盐选自氧氯化锆、氟锆酸、氟锆酸钾、氟锆酸铵、硝酸锆、硅酸锆或硝酸氧锆。更优选的，锆酸盐含量为30～150ppm。

进一步的，上述的一种有机框架负载的前处理钝化剂，所述硅烷偶联剂选自三烷氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、环氧丙氧丙基甲基二甲基氨基硅烷、环氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷、二(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、甲基三乙酰氧基硅烷、环氧基官能化的低聚硅氧烷中的一种或二种以上的混合。

进一步的，上述的一种有机框架负载的前处理钝化剂，所述总氟离子来源于氟化钠、氟化钾、氢氟酸和氟化氢钠中的一种或两种以上混合。

进一步的，上述的一种有机框架负载的前处理钝化剂，所述前处理钝化剂的pH值为3～5。