CN100593586C - 一种在金属基体上制备二氧化硅涂层的方法 - Google Patents

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Abstract

一种在金属基体上制备二氧化硅涂层的方法，其特征是包括下列步骤：取硅酸钠固体，溶解于去离子水中，配制成浓度为0.01～0.15mol/L的硅酸钠溶液，用酸调节溶液的pH值为5～8，搅拌得到溶胶，静置；将金属表面表面处理；将金属浸渍到溶胶中，浸渍3～7小时后提拉取出，自然干燥；再在300～800℃的温度下热处理2～7小时。本发明原料成本低，工艺方法简单，可制备金属形状多，可涂覆金属广，利于金属的无机涂层制备及其工程化应用。

Description

一种在金属基体上制备二氧化硅涂层的方法
技术领域
本发明属于一种金属材料表面防腐涂层的制备方法，涉及一种在金属基体上制备二氧化硅涂层的方法，适用于金属表面防腐。
背景技术
金属腐蚀造成严重的经济损失，我国每年因金属腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的4％，每年腐蚀损失超过火灾、风灾和地震造成损失的总和。所以金属的防腐技术受到了人们的高度重视。在金属表面涂覆一层防腐涂层是有效的一种金属防腐技术。当前用于金属防腐的涂层主要以有机涂层为主，但有机涂层存在易老化变质、耐热抗寒差的问题。无机防腐材料具有不老化，耐腐蚀、耐磨损、耐温性能优异等特点，使用寿命比有机材料大大提高，存在巨大的发展前景。
现有技术中，国内外已经发展了多种制备各种无机防腐涂层的方法，也取得了令人瞩目的一些成果，但每种涂层、制备方法至今都有其局限性，限制了其在实际生产中的应用，例如：
(1)喷涂制备的无机防腐涂层存在封孔问题；
(2)玻璃涂层存在结合强度不高，脆性大，受外力冲击时涂层易破坏、脱落问题；
(3)搪瓷管道的生产成本高；
(4)化学反应法和渗镀法适合的体系少，且制备的涂层常有凹凸不平的缺点。
另外，金属无机防腐涂层同其他涂层一样也存在补口的问题；涂层的评价也需完善。这些都限制了金属无机防腐涂层的应用。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，针对目前国内外在金属无机防腐涂层的制备方面存在的问题，采用廉价的水玻璃为原料、制备硅溶胶、经溶胶-凝胶浸渍提拉法在金属表面制备Si02涂层，从而提供一种特别适用于金属的无机防腐涂层制备及其工程化应用的在金属基体上制备二氧化硅涂层的方法。
本发明的内容是：一种在金属基体上制备二氧化硅涂层的方法，其特征是包括下列步骤：
a、取硅酸钠(Na2SiO3)固体，溶解于去离子水中，配制成浓度为0.01～0.15mol/L的硅酸钠溶液，用酸调节溶液的pH值为5～8，搅拌得到溶胶，静置；
b、将金属表面进行砂磨、酸洗、碱洗、超声洗涤；该金属表面处理的方法同现有技术；
c、再将金属浸渍到溶胶中，浸渍3～7小时后提拉取出，自然干燥；
d、再在300～800℃的温度下热处理2～7小时，即在金属基体上制得二氧化硅涂层。
本发明的内容中：步骤(a)中所述酸可以是冰醋酸、稀硝酸、稀盐酸或稀硫酸。
本发明的内容中：步骤(b)中所述金属在金属超声洗后，再进行磷化处理(方法同现有技术)，可在金属基体上制得经过磷化处理后的二氧化硅(SiO2)涂层。
本发明的另一内容是：一种在金属基体上制备二氧化硅涂层的方法，其特征是包括下列步骤：
a、取密度为1.0～1.9g/cm3工业水玻璃溶液，用酸调节溶液的pH值为5～8，搅拌得到溶胶，静置；
b、将金属表面进行砂磨、酸洗、碱洗、超声洗涤；该金属表面处理的方法同现有技术；
c、再将金属浸渍到溶胶中，浸渍3～7小时后提拉取出，自然干燥；
d、再在300～800℃的温度下热处理2～7小时，即在金属基体上制得二氧化硅涂层。
本发明的另一内容中：步骤(a)中所述酸可以是冰醋酸、稀硝酸、稀盐酸或稀硫酸。
本发明的另一内容中：步骤(b)中所述金属在金属超声洗后，再进行磷化处理(方法同现有技术)，可在金属基体上制得经过磷化处理后的二氧化硅(SiO2)涂层。
与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果：
(1)本发明利用廉价的水玻璃中含有Si的特点，通过控制其水解聚合制备稳定的溶胶，实现用溶胶-凝胶浸渍提拉法制备各种形状金属涂覆SiO2涂层；对金属表面进行砂磨、酸洗、碱洗、超声洗涤、磷化处理，可提高涂层与基体的结合性能；
(2)溶胶-凝胶浸渍提拉法具有工艺设备简单，工艺过程温度低，可在各种不同形状、不同材料的金属基底上制备薄膜，易制得均匀多组分氧化物涂层等优点；
(3)本发明原料成本低，工艺方法简单，可制备金属形状多，可涂覆金属广，利于金属的无机涂层制备及其工程化应用。
具体实施方式
下面给出实施例对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍应属于本发明的保护范围。
实施例1：
一种在金属基体上制备二氧化硅涂层的方法，包括下列步骤：
a、取硅酸钠(Na2SiO3)固体，溶解于去离子水中，配制成浓度为0.11mol/L的硅酸钠溶液，用酸调节溶液的pH值为6，搅拌得到溶胶，静置；
b、将金属表面进行砂磨、酸洗、碱洗、超声洗涤；该金属表面处理的方法同现有技术；
c、再将金属浸渍到溶胶中，浸渍6小时后提拉取出，自然干燥；
d、再在350℃的温度下热处理6.5小时，即在金属基体上制得二氧化硅涂层；
步骤(a)中所述酸是冰醋酸、稀硝酸、稀盐酸或稀硫酸。
实施例2-8：
一种在金属基体上制备二氧化硅涂层的方法，包括下列步骤：
a、取硅酸钠(Na2SiO3)固体，溶解于去离子水中，配制成浓度为0.01～0.15mol/L的硅酸钠溶液，用酸调节溶液的pH值为5～8，搅拌得到溶胶，静置；
b、将金属表面进行砂磨、酸洗、碱洗、超声洗涤；该金属表面处理的方法同现有技术；
c、再将金属浸渍到溶胶中，浸渍3～7小时后提拉取出，自然干燥；
d、再在300～800℃的温度下热处理2～7小时，即在金属基体上制得二氧化硅涂层；
步骤(a)中所述酸是冰醋酸、稀硝酸、稀盐酸或稀硫酸；
各实施例中的具体条件参数见下表(单位同相应步骤的记载)：
Figure C20081004475700061
实施例9：
一种在金属基体上制备二氧化硅涂层的方法，
步骤(b)中所述金属在金属超声洗后，再进行磷化处理(方法同现有技术)，在金属基体上制得经过磷化处理后的二氧化硅(SiO2)涂层；
其它同实施例1-8中任一实施例，略。
实施例10：
一种在金属基体上制备二氧化硅涂层的方法，包括下列步骤：
a、取密度为1.6g/cm3工业水玻璃溶液，用酸调节溶液的pH值为7，搅拌得到溶胶，静置；
b、将金属表面进行砂磨、酸洗、碱洗、超声洗涤；该金属表面处理的方法同现有技术；
c、再将金属浸渍到溶胶中，浸渍3小时后提拉取出，自然干燥；
d、再在600℃的温度下热处理4小时，即在金属基体上制得二氧化硅涂层；
步骤(a)中所述酸是冰醋酸、稀硝酸、稀盐酸或稀硫酸。
实施例11-17：
一种在金属基体上制备二氧化硅涂层的方法，包括下列步骤：
a、取密度为1.0～1.9g/cm3工业水玻璃溶液，用酸调节溶液的pH值为5～8，搅拌得到溶胶，静置；
b、将金属表面进行砂磨、酸洗、碱洗、超声洗涤；该金属表面处理的方法同现有技术；
c、再将金属浸渍到溶胶中，浸渍3～7小时后提拉取出，自然干燥；
d、再在300～800℃的温度下热处理2～7小时，即在金属基体上制得二氧化硅涂层；
步骤(a)中所述酸是冰醋酸、稀硝酸、稀盐酸或稀硫酸。
各实施例中的具体条件参数见下表(单位同相应步骤的记载)：
Figure C20081004475700071
实施例18：
一种在金属基体上制备二氧化硅涂层的方法，
步骤(b)中所述金属在金属超声洗后，再进行磷化处理(方法同现有技术)，在金属基体上制得经过磷化处理后的二氧化硅(SiO2)涂层；
其它同实施例9-17中任一实施例，略。
本发明不限于上述实施例，本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。

Claims (6)

1、一种在金属基体上制备二氧化硅涂层的方法，其特征是包括下列步骤：
a、取硅酸钠固体，溶解于去离子水中，配制成浓度为0.01～0.15mol/L的硅酸钠溶液，用酸调节溶液的pH值为5～8，搅拌得到溶胶，静置；
b、将金属表面进行砂磨、酸洗、碱洗、超声洗涤；
c、再将金属浸渍到溶胶中，浸渍3～7小时后提拉取出，自然干燥；
d、再在300～800℃的温度下热处理2～7小时，即在金属基体上制得二氧化硅涂层。
2、按权利要求1所述在金属基体上制备二氧化硅涂层的方法，其特征是：步骤(a)中所述酸是冰醋酸、稀硝酸、稀盐酸或稀硫酸。
3、按权利要求1或2所述在金属基体上制备二氧化硅涂层的方法，其特征是：步骤(b)中所述金属在金属超声洗后，再进行磷化处理。
4、一种在金属基体上制备二氧化硅涂层的方法，其特征是包括下列步骤：
a、取密度为1.0～1.9g/cm3工业水玻璃溶液，用酸调节溶液的pH值为5～8，搅拌得到溶胶，静置；
b、将金属表面进行砂磨、酸洗、碱洗、超声洗涤；
c、再将金属浸渍到溶胶中，浸渍3～7小时后提拉取出，自然干燥；
d、再在300～800℃的温度下热处理2～7小时，即在金属基体上制得二氧化硅涂层。
5、按权利要求4所述在金属基体上制备二氧化硅涂层的方法，其特征是：步骤(a)中所述酸是冰醋酸、稀硝酸、稀盐酸或稀硫酸。
6、按权利要求4或5所述在金属基体上制备二氧化硅涂层的方法，其特征是：步骤(b)中所述金属在金属超声洗后，再进行磷化处理。
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纳米SiO2薄膜的制备及性能研究. 颜东洲.北京化工大学硕士研究生学位论文. 2003
纳米SiO2薄膜的制备及性能研究. 颜东洲.北京化工大学硕士研究生学位论文. 2003 *

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