CN102140667B - 一种金属阴极电泳前多金属氧酸稀土盐—硅烷化处理工艺 - Google Patents

一种金属阴极电泳前多金属氧酸稀土盐—硅烷化处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金属阴极电泳前多金属氧酸稀土盐-硅烷化处理工艺，运用阴极电泳前稀土-硅烷化处理技术，即通过多金属氧酸盐合成技术与硅烷化处理技术成功融合，使得合成的硅钼杂多酸稀土镧盐与硅烷膜杂化，在金属表面形成硅烷-硅钼杂多酸稀土镧杂化膜。本发明工艺所得的杂化膜具有耐腐蚀性能强，致密均匀，电阻小，附着力好，“自修复”性能好等优点。

Description

一种金属阴极电泳前多金属氧酸稀土盐—硅烷化处理工艺
技术领域
本发明涉及金属表面处理领域，具体涉及一种金属阴极电泳前多金属氧酸稀土盐-硅烷化处理工艺。 
背景技术
在金属表面处理中，基体表面处理质量好坏直接影响涂层的附着力、外观及耐腐蚀等性能。传统的磷酸盐转化和铬酸盐钝化表面处理技术虽然可以获得良好的效果，但处理过程中排出的废液中含有锌、锰、镍、铬等重金属离子和亚硝酸盐等致癌物质，对环境污染非常严重。而金属表面硅烷化处理技术由于不涉及危害环境的物质，生产工艺能耗低、技术应用领域广泛，被认为有望取代磷酸盐转化处理和铬酸盐钝化处理，是金属表面前处理的最新发展方向。 
硅烷化处理是以有机硅烷水溶液为主要成分对金属或非金属材料进行表面处理的过程。硅烷化处理与传统磷化相比具有以下多个优点：无有害重金属离子，不含磷，无需加温。硅烷处理过程不产生沉渣，处理时间短，控制简便。处理步骤少，可省去表调工序，槽液可重复使用。 
金属表面硅烷化处理具有广阔的应用前景，但现有技术所成的硅烷膜存在抗腐蚀性能不强、成膜不均匀、不具备“自修复”性能或者“自修复”性能差等缺陷，限制了其发展。在阴极电泳涂装时，对预处理膜层的各项指标要求更加严格，如耐碱性能要求，因为电泳过程中的碱性增强会破坏硅烷膜层，导致基体表面微观结构发生变化，严重影响整体涂层的性能。本项目运用阴极电泳前稀土-硅烷化处理技术，即通过多金属氧酸盐合成技术与硅烷化处理技术成功融合，使得合成的硅钼杂多酸稀土镧盐(La8[SiMo12042]3)与硅烷膜杂化，在金属表面形成硅烷-硅钼杂多酸稀土镧杂化膜。 
发明内容
本发明公开了一种金属阴极电泳前多金属氧酸稀土盐-硅烷化处理工艺，运用阴极电泳前稀土-硅烷化处理技术，即通过多金属氧酸盐合成技术与硅烷化处 理技术成功融合，使得合成的硅钼杂多酸稀土镧盐与硅烷膜杂化，在金属表面形成硅烷-硅钼杂多酸稀土镧杂化膜。 
本发明采用的技术方案如下： 
一种金属阴极电泳前多金属氧酸稀土盐-硅烷化处理工艺，具体包括以下步骤： 
(1)首先将金属材料表面进行脱脂处理； 
(2)将脱脂处理的金属材料进行两次水洗； 
(3)将水洗后的金属材料进行抛光处理，再次水洗； 
(4)将步骤(3)处理的金属材料用碱液进清洗，然后再次水洗； 
(5)将步骤(4)水洗后的金属材料放入盛有硅烷剂的硅烷槽里浸渍，进行硅烷化处理，浸泡完成后，在金属材料表面得到硅烷-硅钼杂多酸稀土镧杂化膜，要求，浸泡时间1-3min，浸泡温度为室温～40℃，纯水洗电导率＜20μs/cm。 
(6)将硅烷化处理后的金属材料在50-100℃下烘干固化0.5-1h。 
所述的金属阴极电泳前多金属氧酸稀土盐-硅烷化处理工艺，其特征在于：所述的硅烷剂为稀土-硅烷化处理剂，其每升处理剂的组成原料各组分的重量为：硅烷偶联剂KH-56010-50g、钼酸钠1-3.5g、硅酸钠0.1-0.4g、乙酸镧0.4-0.8g、无水乙醇20-40g、异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚1-1.5g、乙二胺四乙酸二钠0.1-0.4g。 
所述的金属阴极电泳前多金属氧酸稀土盐-硅烷化处理工艺，其特征在于：所述的稀土-硅烷化处理剂得制备方法，包括以下步骤： 
(1)将乙醇加入去离子水中搅拌均匀； 
(2)将硅烷偶联剂KH-560加入到步骤(1)配制好的乙醇溶中，搅拌均匀，并调节溶液的PH＝4-6，制得溶液1； 
(3)将钼酸钠和硅酸钠分别溶解到去离子水中，并搅拌混合均匀，再调节PH＝2-3后，再将乙酸镧加入其中溶解混合，制得溶液2； 
(4)将溶液1与溶液2混合，加入异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚与乙二胺四乙酸二钠盐，充分搅拌并定容，最后调节溶液的PH＝4-6； 
(5)混合溶液室温下静置水解24小时，即可。 
本发明的有益效果： 
采用本发明方法对金属阴极材料进行硅烷化处理后，在金属表面形成硅烷-硅钼杂多酸稀土镧杂化膜，该膜具有以下优点： 
1、该杂化膜较之单纯的硅烷化处理膜层，耐腐蚀性能特别是耐碱性能大大提高，从而保证在电泳过程碱性环境下硅烷膜的完整性，进而保证涂料与基体的附着力； 
2、该杂化膜膜厚(＜100nm)明显小于常规阴极电泳磷化膜(2～3μm)，因此电阻较小，使电泳涂装时电沉积的效率增加； 
3、该杂化膜致密均匀，电泳涂装时导电能力、电场强度一致，能够得到均匀的电沉积膜； 
4、该杂化膜具有多金属氧酸盐“假液相行为”，即某些极性分子在室温下可以自由地流动，具有类似液相的反应特点，因此该杂化膜表现出很好的“自修复”性能。 
因此，本发明工艺可以从根本上改善现有硅烷处理技术的不足，从而能够更好的应用于阴极电泳涂装前处理。 
具体实施方式
一种金属阴极电泳前多金属氧酸稀土盐-硅烷化处理工艺，具体包括以下步骤： 
(1)首先将金属材料表面进行脱脂处理； 
(2)将脱脂处理的金属材料进行两次水洗； 
(3)将水洗后的金属材料进行抛光处理，再次水洗； 
(4)将步骤(3)处理的金属材料用碱液进清洗，然后再次水洗； 
(5)将步骤(4)水洗后的金属材料放入盛有硅烷剂的硅烷槽里浸渍，进行硅烷化处理，浸泡完成后，在金属材料表面得到硅烷-硅钼杂多酸稀土镧杂化膜，要求，浸泡时间1-3min，浸泡温度为室温～40℃，纯水洗电导率＜20μs/cm。 
(6)将硅烷化处理后的金属材料100℃烘干固化1h。 
所述的硅烷剂为稀土-硅烷化处理剂，其每升处理剂的组成原料各组分的重量为：硅烷偶联剂KH-56010-50g、钼酸钠1-3.5g、硅酸钠0.1-0.4g、乙酸镧0.4-0.8g、无水乙醇20-40g、异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚1-1.5g、乙二胺 四乙酸二钠0.1-0.4g。 
所述的稀土-硅烷化处理剂的制备方法，包括以下步骤： 
(1)将乙醇加入去离子水中搅拌均匀； 
(2)将硅烷偶联剂KH-560加入到步骤(1)配制好的乙醇溶中，搅拌均匀，并调节溶液的PH＝4-6，制得溶液1； 
(3)将钼酸钠和硅酸钠分别溶解到去离子水中，并搅拌混合均匀，再调节PH＝2-3后，再将乙酸镧加入其中溶解混合，制得溶液2； 
(4)将溶液1与溶液2混合，加入异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚与乙二胺四乙酸二钠，充分搅拌并定容，最后调节溶液的PH＝4-6； 
(5)混合溶液室温下静置水解24小时，即可。 

Claims (1)

1.一种金属阴极电泳前多金属氧酸稀土盐—硅烷化处理工艺，其特征在于：运用阴极电泳前稀土—硅烷化处理技术，即通过多金属氧酸盐合成技术与硅烷化处理技术成功融合，使得合成的硅钼杂多酸稀土镧盐与硅烷膜杂化，在金属表面形成硅烷-硅钼杂多酸稀土镧杂化膜，具体包括以下步骤：
（1）首先将金属材料表面进行脱脂处理，
（2）将脱脂处理的金属材料进行两次水洗，
（3）将水洗后的金属材料进行抛光处理，再次水洗，
（4）将步骤（3）处理的金属材料用碱液进行清洗，然后再次水洗，
（5）将步骤（4）水洗后的金属材料放入盛有硅烷剂的硅烷槽里浸渍，进行硅烷化处理，浸泡完成后，在金属材料表面得到硅烷-硅钼杂多酸稀土镧杂化膜，要求，浸泡时间1-3min ,浸泡温度为室温～40℃，纯水洗至电导率＜20μs/cm,
（6）将硅烷化处理后的金属材料在50-100℃下烘干固化0.5-1h；
所述的硅烷剂为稀土—硅烷化处理剂，其每升处理剂的组成原料各组分的重量为：硅烷偶联剂KH-560 10-50g 、钼酸钠 1-3.5g 、硅酸钠0.1-0.4g 、乙酸镧 0.4-0.8 g 、无水乙醇20-40g、异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚1-1.5 g 、乙二胺四乙酸二钠盐 0.1-0.4 g；
所述的稀土—硅烷化处理剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将乙醇加入去离子水中搅拌均匀，
（2）将硅烷偶联剂KH-560加入到步骤（1）配制好的乙醇溶中，搅拌均匀，并调节溶液的pH=4-6，制得溶液1 ，
（3）将钼酸钠和硅酸钠分别溶解到去离子水中，并搅拌混合均匀，再调节pH=2-3后，再将乙酸镧加入其中溶解混合，制得溶液2，
 （4）将溶液1与溶液2混合，加入异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚与乙二胺四乙酸二钠盐，充分搅拌并定容，最后调节溶液的pH=4-6，
 （5）混合溶液室温下静置水解24小时，即可。
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