CN102168264B - 铝材喷涂前复合纳米陶瓷硅烷复合膜的方法 - Google Patents

铝材喷涂前复合纳米陶瓷硅烷复合膜的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102168264B
CN102168264B CN201110074893A CN201110074893A CN102168264B CN 102168264 B CN102168264 B CN 102168264B CN 201110074893 A CN201110074893 A CN 201110074893A CN 201110074893 A CN201110074893 A CN 201110074893A CN 102168264 B CN102168264 B CN 102168264B
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminium
temperature
aluminum product
silane
normal temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201110074893A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102168264A (zh
Inventor
叶泽恩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FOSHAN NANHAI HUA HAO ALUMINUM EXTRUSION Co Ltd
Original Assignee
FOSHAN NANHAI HUA HAO ALUMINUM EXTRUSION Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FOSHAN NANHAI HUA HAO ALUMINUM EXTRUSION Co Ltd filed Critical FOSHAN NANHAI HUA HAO ALUMINUM EXTRUSION Co Ltd
Priority to CN201110074893A priority Critical patent/CN102168264B/zh
Publication of CN102168264A publication Critical patent/CN102168264A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102168264B publication Critical patent/CN102168264B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Abstract

本发明公开一种铝材喷涂前复合纳米陶瓷硅烷复合膜的方法，该复合膜是应用溶胶-凝胶技术通过添加了纳米级SiO2的硅烷处理液处理的、经脱水后以Si-O-Si键构成三维网状结构并以Si-O-Al共价键与铝材表面复合的复合膜。由于纳米陶瓷硅烷复合膜是无铬处理，解决了铝材行业中的铬污染问题。在表面处理过程中不产生任何影响成膜的物质附着在铝材表面，所以铝材在喷涂前无需水洗。添加的纳米填料，分散在网状结构的膜层中，与水解的硅烷复合后可在铝材表面形成一种桥键，使紧密结合而无裂纹，以化学共价键的结合模式与铝材复合显著提高了涂层的附着力。

Description

铝材喷涂前复合纳米陶瓷硅烷复合膜的方法
技术领域
本发明涉及铝材表面处理技术领域，尤其是涉及到铝材喷涂前复合有复合膜的铝材。
背景技术
目前，铝材在喷涂前一般采用铬酸盐进行表面处理以形成铬化层，当中的铬化废弃物含有大量六价铬离子等有害成分。由于这些六价铬以及它的流失扩散而构成对生态环境的污染危害。其次是铬渣的强碱性危害。当铬渣在露天堆存时，经长期雨水冲淋后大量的六价铬离子随雨水溶渗、流失、渗入地表，从而污染地下水、江河、湖泊，进而危害农田、水产和人体健康。六价铬离子对人体健康的毒害很大，经科学研究发现，其在人体内具有致癌作用。为此，各国政府及有关部门开始极力倡导具有环境协调性环保材料和绿色材料的开发和研制。可以预见，在相关政策法规的支撑下，铬酸盐在工业生产中的应用必将受到越来越严格的限制，铝型材无铬化表面处理技术将具有广阔的产业化前景和广泛市场需求。
由于传统的铬化槽液工艺中含有氟离子，铝材在处理过程中会产生氟化铝附着在铝材工件的表面上，氟化铝是不溶于水，如果不经过水洗，将严重影响铝材喷涂后的附着力，涂层甚至脱落，因此铝材在喷涂前必须经过水洗。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在铝材表面复合无污染的、喷涂前无需水洗的纳米陶瓷硅烷复合膜。
为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种铝材喷涂前复合纳米陶瓷硅烷复合膜的方法，包括有以下步骤：
1、酸性除油：将铝材浸在硫酸液槽中，其中游离酸含量130g～200g/L，温度为常温，时间1min～3min；
2、水洗：将除油后的铝材浸在水中，其中水要保持溢流，PH值≥2,温度为常温，时间1min～2min；
3、碱蚀:将铝材浸在碱液槽中，其中游离碱含量40～60g/L，温度为常温，时间1min～3min，碱蚀蚀刻量至少1.5g/m2以上；
4、水洗：将碱蚀后的铝材浸在水中，其中水要保持溢流，PH值≤10，温度为常温，时间1min～2min；
5、中和：将铝材浸在硝酸液槽中，中和残留在铝材上的碱液，其中游离酸含量150～200g/L，温度为常温，时间1min～3min；
6、水洗：将铝材浸在水中，PH值≥5，温度为常温，时间1min～3min；
7、纯水洗：其中纯水要保持溢流，PH值6.0～7.0，电导率＜200μS/cm，温度为常温,时间1min～3min；
8、硅烷处理：应用溶胶-凝胶技术原理，用有机酸作为化学转化膜成膜催化剂，往硅烷中添加入纳米级SiO2聚合成纳米陶瓷硅烷处理液，经浸渍或喷淋，在铝材上进行协同复合成膜，其中硅含量25～35mg/L，PH值6.0～7.0，电导率30～200μS/cm，温度为常温，时间20s～2min；
9、滴干：将硅烷处理好的铝材进行滴干，滴干至无明显水滴为止；
10、烘干：温度70℃～80℃，时间10min～15min，水分烘干为准。
硅烷是一类硅基的有机物和无机化合物复配而成的化合物，其主要成分的通式为：Y-Si-(OR)3，其中OR是可水解的基团，Y是有机官能团，硅烷处理后可与涂料等各种有机聚合物结合。硅烷可以有效的用于金属或其合金的表面防护：铝及铝合金，锌及锌合金（包括镀锌钢板），铁及铁合金（包括普通碳钢与不锈钢），铜及铜合金，镁及镁合金。
硅烷处理后的金属表面膜层厚度均在纳米级，其成膜反应机理如下：
（1）水解反应：
式中主要的水解产物为硅醇。当溶液中形成足量的活性-Si-OH基团(硅羟基)，该溶液便可用于金属表面钝化处理。
（2）缩聚反应：
-Si-OH基团间可脱水缩合成低聚硅醇(带活性硅羟基)。
（3）交联反应：
低聚物中的-Si-OH与金属表面的羟基-OH形成氢键。
（4）脱水反应并成膜：
-Si-OH基团和金属表面的羟基-OH进一步脱水聚合，在界面上生成Si-O-Me共价键，其反应如下：
Figure GDA00001893585300031
式中Si-O-Me构成化学共价键；
-Si-OH基团脱水聚合成Si-O-Si键构成硅烷膜的三维网状结构；
其中铝材界面的硅烷膜主要包含Si-O-Al键和Si-O-Si键，其化学成份类似于(Al2O3)x·(xSiO2)，值得注意的是，界面上的Si-O-Al键虽然使硅烷与铝材表面紧密结合在一起，当该键本身的水稳定性并不好。当表面膜不进行脱水反应，Si-O-Al共价键重新水解，重新会生成Si-OH和Al-OH基团。可见当界面上大量的Si-O-Al共价键水解后，界面上的粘合力会大大降低，从而导致硅烷膜从铝材表面剥离并进一步失去其防护性能。因此，铝材表面硅烷处理后要求脱水反应，形成Si-O-Al共价键，这样可以不进行水洗脱水干燥后，即可以进入粉末涂装工艺，这样又可以达到免水洗工艺，并显著提高了涂层的附着力。
根据金属氧化物表面电子结构，以铝材表面陶瓷（Al2O3）为代表的金属氧化物具有电子导体功能，具有非常宽的电子结构特性。而铝材表面化学转化（钝化）膜是一种过渡金属前氧化物（pre-transition metal compouds，即为S区元素）。从能带理论考虑，按照与晶格平移对称性一致，共占有轨道和非占有轨道都看成是充分扩展的Bloch态。
应用溶胶-凝胶技术原理，由一种有机酸（如单宁酸等）作为化学转化膜成膜催化剂，添加入纳米级SiO2构成了纳米陶瓷转化膜处理液，同时与硅烷复合，在铝等基材上进行协同成膜，这就形成了纳米陶瓷硅烷复合膜无铬处理技术。
经电镜分析，这种复合表面膜比表面积大，表面存在不饱和的残键及不同键合状态的羟基，其分子状态呈三维网状结构。由于复合膜表面含有大量的羟基，充分吸附在铝材表面上，脱水反应后可以形成共价键充分吸附、键合；有利于表面涂层的应力传递，并可以提高耐冲击能力，具有增强韧度的功能。
采用发明所带来的有益效果：1、纳米陶瓷硅烷复合膜是无铬处理，解决了铝材行业中的铬污染问题。2、硅烷系是一种有机物，在表面处理过程中不产生任何影响成膜的物质附着在铝材表面，所以铝材在喷涂前无需水洗。3、添加的纳米填料，分散在网状结构的膜层中，与水解的硅烷复合后可在铝材表面形成一种桥键，使紧密结合而无裂纹，以化学共价键的结合模式与铝材复合显著提高了涂层的附着力。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
一种铝材喷涂前复合纳米陶瓷硅烷复合膜的方法，包括有以下步骤：
1、酸性除油：将铝材浸在硫酸液槽中，其中游离酸含量130g～200g/L，温度为常温，时间1min～3min；
2、水洗：将除油后的铝材浸在水中，其中水要保持溢流，PH值≥2,温度为常温，时间1min～2min；
3、碱蚀:将铝材浸在碱液槽中，其中游离碱含量40～60g/L，温度为常温，时间1min～3min，碱蚀蚀刻量至少1.5g/m2以上；
4、水洗：将碱蚀后的铝材浸在水中，其中水要保持溢流，PH值≤10，温度为常温，时间1min～2min；
5、中和：将铝材浸在硝酸液槽中，中和残留在铝材上的碱液，其中游离酸含量150～200g/L，温度为常温，时间1min～3min；
6、水洗：将铝材浸在水中，PH值≥5，温度为常温，时间1min～3min；
7、纯水洗：其中纯水要保持溢流，PH值6.0～7.0，电导率＜200μS/cm，温度为常温,时间1min～3min；
8、硅烷处理：将铝材浸在纳米陶瓷硅烷处理液槽中，其中处理液的硅含量25～35mg/L，PH值6.0～7.0，电导率30～200μS/cm，温度为常温，浸渍时间20s～2min；
9、滴干：将硅烷处理好的铝材进行滴干，滴干至无明显水滴为止；
10、烘干：温度70℃～80℃，时间10min～15min，水分烘干为准。
经烘干脱水后，在铝材表面复合上一层以桥键键合的，紧密无裂纹的纳米陶瓷硅烷复合膜，无需水洗，即可进行下一步的铝材喷涂工艺。

Claims (1)

1.一种铝材喷涂前复合纳米陶瓷硅烷复合膜的方法，包括有以下步骤：
1.1、酸性除油：将铝材浸在硫酸液槽中，其中游离酸含量130g～200g/L，温度为常温，时间1min～3min；
1.2、水洗：将除油后的铝材浸在水中，其中水要保持溢流，PH值≥2,温度为常温，时间1min～2min；
1.3、碱蚀:将铝材浸在碱液槽中，其中游离碱含量40～60g/L，温度为常温，时间1min～3min，碱蚀蚀刻量至少1.5g/m2以上；
1.4、水洗：将碱蚀后的铝材浸在水中，其中水要保持溢流，PH值≤10，温度为常温，时间1min～2min；
1.5、中和：将铝材浸在硝酸液槽中，中和残留在铝材上的碱液，其中游离酸含量150～200g/L，温度为常温，时间1min～3min；
1.6、水洗：将铝材浸在水中，PH值≥5，温度为常温，时间1min～3min；
1.7、纯水洗：其中纯水要保持溢流，PH值6.0～7.0，电导率＜200μS/cm，温度为常温,时间1min～3min；
1.8、硅烷处理：应用溶胶-凝胶技术原理，用有机酸作为化学转化膜成膜催化剂，往硅烷中添加入纳米级SiO2聚合成纳米陶瓷硅烷处理液，经浸渍或喷淋，在铝材上进行协同复合成膜，其中硅含量25～35mg/L，PH值6.0～7.0，电导率30～200μS/cm，温度为常温，时间20s～2min；
1.9、滴干：将硅烷处理好的铝材进行滴干，滴干至无明显水滴为止；
1.10、烘干：温度70℃～80℃，时间10min～15min，水分烘干为准。
CN201110074893A 2011-03-28 2011-03-28 铝材喷涂前复合纳米陶瓷硅烷复合膜的方法 Expired - Fee Related CN102168264B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110074893A CN102168264B (zh) 2011-03-28 2011-03-28 铝材喷涂前复合纳米陶瓷硅烷复合膜的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110074893A CN102168264B (zh) 2011-03-28 2011-03-28 铝材喷涂前复合纳米陶瓷硅烷复合膜的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102168264A CN102168264A (zh) 2011-08-31
CN102168264B true CN102168264B (zh) 2012-10-03

Family

ID=44489573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110074893A Expired - Fee Related CN102168264B (zh) 2011-03-28 2011-03-28 铝材喷涂前复合纳米陶瓷硅烷复合膜的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102168264B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102719821B (zh) * 2012-04-23 2014-12-03 合肥工业大学 一种用于金属表面防腐的复合纳米硅烷膜及其成膜方法
CN102899656B (zh) * 2012-08-31 2014-07-30 北方工业大学 一种纳米氧化铝颗粒增强转化膜制备方法
CN108300987A (zh) * 2018-01-05 2018-07-20 佛山力邦通信设备科技有限公司 一种铝合金彩虹色导电氧化工艺
CN109163788A (zh) * 2018-08-29 2019-01-08 日照钢铁控股集团有限公司 免磷化卷板干膜重量检测方法
CN110923607A (zh) * 2019-12-27 2020-03-27 上海英佛曼纳米科技股份有限公司 一种带有耐磨损抗粗糙度下降纳米涂层的冷轧活套辊
CN115044913A (zh) * 2022-06-15 2022-09-13 深圳市德桥化工产品有限公司 一种免水洗硅烷剂及其使用方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101248213A (zh) * 2005-04-07 2008-08-20 莫门蒂夫功能性材料公司 用于金属表面的免漂洗预处理方法和组合物
CN101619451A (zh) * 2008-07-01 2010-01-06 上海品新冶金设备有限公司 钢铁、锌板、铝及铝合金件和锌及锌合金用的无铬钝化剂

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3950370B2 (ja) * 2001-09-19 2007-08-01 新日本製鐵株式会社 プレス成形性に優れるプレコート金属板及びその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101248213A (zh) * 2005-04-07 2008-08-20 莫门蒂夫功能性材料公司 用于金属表面的免漂洗预处理方法和组合物
CN101619451A (zh) * 2008-07-01 2010-01-06 上海品新冶金设备有限公司 钢铁、锌板、铝及铝合金件和锌及锌合金用的无铬钝化剂

Also Published As

Publication number Publication date
CN102168264A (zh) 2011-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102168264B (zh) 铝材喷涂前复合纳米陶瓷硅烷复合膜的方法
Yuan et al. Effect of SiO2: Na2O molar ratio of sodium silicate on the corrosion resistance of silicate conversion coatings
CN102409332B (zh) 耐腐蚀、抗玷污化学转化剂及无铬化学转化膜的制备方法
CN104530967B (zh) 一种反应型有机硅防水剂及其制备方法和应用
Jin et al. Silver mirror reaction as an approach to construct a durable, robust superhydrophobic surface of bamboo timber with high conductivity
CN106399986A (zh) 一种具有自清洁功能的超疏水铝表面的制备方法
Xie et al. Cu-BTA complexes coated layered double hydroxide for controlled release of corrosion inhibitors in dual self-healing waterborne epoxy coatings
CN1699290B (zh) 一种混凝土保护养护剂
AU2009267062A1 (en) A superhydrophobic aerogel that does not require per-fluoro compounds or contain any fluorine
CN106011816A (zh) 一种石墨烯基皮膜剂
CN104264144A (zh) 一种铝合金制品化学转化处理工艺及有色无铬成膜剂
CN104233273A (zh) 一种用于铝或铝合金表面钝化的无铬硅系钝化液、制备及使用方法
CN102515656A (zh) 一种超疏水自清洁的再生水泥基涂料及其制备方法
CN104789021B (zh) 一种耐中高温地热环境的有机‑无机复合防腐涂层的制备方法
CN103570272A (zh) 有机硅纳米渗透防水剂及制作方法
CN110560344B (zh) 一种与feve氟碳粉末涂料兼容的铝合金表面ats复合膜及其制备方法
Xu et al. Corrosion of self-curing waterborne zinc oxide-potassium silicate coating modified with aluminium powder
CN102965653A (zh) 一种用于镀锌板的自修复无磷陶化处理液及其陶化工艺
KR20120129368A (ko) 무기 도료 조성물 및 이를 제조하는 방법
CN103590025A (zh) 一种金属表面的钝化方法
CN105420735B (zh) 一种超疏水氟硅烷复合薄膜及其制备方法
Pehkonen et al. General background of sol-gel coatings for corrosion mitigation
CN202022980U (zh) 表面复合有纳米陶瓷硅烷复合膜的铝材
CN107201173A (zh) 一种可应用于高温高湿气候的岭南地带铁质文物防腐蚀用有机‑无机复合材料及其制备方法
CN108911787A (zh) 一种石材表面的防护处理工艺

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20121003

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee