CN104451821B - 一种用硅烷偶联剂对电气化铁路接触网构件阳极氧化铝进行封孔处理的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用硅烷偶联剂对电气化铁路接触网构件阳极氧化铝进行封孔处理的方法，属于金属表面再处理、提高金属防腐蚀领域。步骤如下：先将阳极氧化铝样品在丙酮溶液中超声处理10～15分钟，然后用蒸馏水冲洗3～5次，而后将其放入双氧水活化液中，65℃下浸泡5～10分钟；将硅烷偶联剂、醇类和水按质量比为1:(6‑8):1混溶，然后加入有机酸作为水解催化剂，调节硅烷偶联剂醇水溶液的pH值至4～6，水解时间控制为0.5～8小时；将经活化处理后的样品浸泡到硅烷偶联剂醇水溶液中，浸泡时间10～80分钟，然后取出固化。本发明对多孔的阳极氧化铝膜层进行封闭处理，原料价格低廉，操作流程简单，维护方便，封孔后产品的耐蚀性和抗污染能力大幅提升，无毒环保，保证电气化铁路安全运行。

Description

一种用硅烷偶联剂对电气化铁路接触网构件阳极氧化铝进行 封孔处理的方法
技术领域
本发明涉及一种用硅烷偶联剂对电气化铁路接触网构件阳极氧化铝进行封孔处理的方法，属于金属表面再处理、提高金属防腐蚀技术领域。
背景技术
铝合金是构成电气化铁路网的主要材料，在接触网中用于制造定位装置、腕臂支撑装置、补偿装置等多种装置及构件。一般而言，金属铝及铝合金在溶解性较强的酸性电解质中经阳极氧化处理后，得到的氧化层是多孔的，虽然可以一定程度上提高铝及铝合金的耐蚀性，但其吸附能力强，易被污染，尤其是在腐蚀性环境中腐蚀介质极易进入膜孔而引起腐蚀。为了进一步提高金属铝及其合金的耐蚀性，需要对多孔层进行封孔处理。目前的封孔技术主要包括：重铬酸盐封孔，沸水封孔，常温金属封孔、有机酸封孔、稀土封孔、溶胶凝胶封孔等多种，而我国则较多采用常温金属封孔，耐腐蚀环境下则采用重铬酸盐封孔技术。
沸水封孔的工艺条件要求苛刻，且易出现粉霜，从而影响产品外观，此外沸水封孔的能耗较大；常温金属封孔主要使用镍离子和氟化物，容易对环境造成污染，同时槽液的维护也比较麻烦；对重铬酸盐封孔技术而言，由于六价铬具有较强的毒性，在欧洲早已经被禁止使用，虽然我国现在还没颁布具体的使用禁令，但无铬处理已经成为未来的发展趋势。因此，开发一种价格低廉、操作工艺简单、维护方便，且环境友好型的铝合金阳极氧化封孔技术具有十分重要的现实意义。
本发明选用硅烷偶联剂对多孔的阳极氧化铝膜层进行封闭处理，原料价格低廉，操作流程简单，工艺维护方便，封孔后产品的耐蚀性和抗污染能力大幅提升，可以有效的保证电气化铁路的安全运行。最为重要的是此处理工艺无毒环保，对环境保护有着积极意义。
发明内容
一种用硅烷偶联剂对电气化铁路接触网构件阳极氧化铝进行封孔处理的方法，其特征在于按如下步骤完成：
一、首先将阳极氧化铝样品在丙酮溶液中超声处理10～15分钟，然后用蒸馏水冲洗3～5次，而后将其放入双氧水活化液中，65℃下浸泡5～10分钟；
二、将硅烷偶联剂、醇类和水按质量比为1:(6-8):1混溶，然后加入有机酸作为水解催化剂，调节硅烷偶联剂醇水溶液的pH值至4～6，水解时间控制为0.5～8小时；
三、将第一步中经活化处理后的样品浸泡到第二步中已经水解的硅烷偶联剂醇水溶液中，浸泡时间10～80分钟，然后取出固化。
进一步，双氧水活化液中双氧水的质量分数为5％，65℃下浸泡5～10分钟，使样品表面富含大量羟基。
进一步，将硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷，A-1100；γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，A-187；γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，A-174；甲基三甲氧基硅烷，Z-6070；乙烯基三甲氧基硅烷，A-171；乙烯基三乙氧基硅烷，A-151等。
进一步，醇类为甲醇、乙醇或乙二醇等，有机酸为甲酸、乙酸或乙二酸等。
关键工艺控制参数
1)硅烷偶联剂、乙醇和水的混溶比例，以及水解时间的控制，决定了硅烷偶联剂的水解程度，从而影响到封孔的效果以及硅烷膜与基体的结合力；
2)经活化处理的阳极氧化铝样品在已水解的硅烷偶联剂醇水溶液中的浸泡时间，一定程度上决定了封孔的效果。
采用此工艺对阳极氧化铝进行封孔处理时，由于硅烷偶联剂的醇水溶液中含有大量醇类物质，因此一定程度上降低了试样的表面张力，促进了硅烷偶联剂水解液往孔内的扩散，提高了封孔效果。此外，由于本发明中对阳极氧化铝试样进行了活化处理，使其表面富含大量羟基，一定程度上提高了其与硅烷膜层的结合力，有利于提高样品的耐蚀性。当选择含有疏水官能团的偶联剂对试样进行处理时，由于阳极氧化铝表面的微观结构凹凸不平，其上又分布着大量的与硅烷偶联剂作用而获得的疏水官能团，因此封孔后所得试样的表面疏水性较强，进一步提升了封孔样品的耐蚀性和表面自清洁能力。实验结果证明：经封孔处理后的试样中性盐雾试验最高可达1000小时无明显锈点；表面自清洁能力较强，其表面上水的接触角最高可达130°。
附图说明
图1本发明流程图。
具体实施方式
实例1
首先将阳极氧化铝样品在丙酮溶液中超声处理10分钟，然后用蒸馏水冲洗3次，而后将其放入双氧水活化液(双氧水的质量分数为5％)中，65℃下浸泡5分钟，使样品表面富含大量羟基；将硅烷偶联剂(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，A-187)、甲醇和水按质量比1:8:1的固定比例混溶，然后加入少量乙酸调节硅烷偶联剂醇水溶液的pH值至4，水解时间控制为3小时；将经活化处理后的样品浸泡到硅烷偶联剂A-187的醇水溶液中，浸泡时间10分钟，然后取出，常温固化，得到封孔样品。该样品的中性盐雾试验可达800小时无明显锈点，其表面水的接触角为105°。
实例2
首先将阳极氧化铝样品在丙酮溶液中超声处理15分钟，然后用蒸馏水冲洗3次，而后将其放入双氧水活化液(双氧水的质量分数为5％)中，65℃下浸泡8分钟，使样品表面富含大量羟基；将硅烷偶联剂(甲基三甲氧基硅烷，Z-6070)、甲醇和水按质量比1:6:1的固定比例混溶，然后加入少量乙酸调节硅烷偶联剂醇水溶液的pH值至4，水解时间控制为5小时；将经活化处理后的样品浸泡到硅烷偶联剂Z-6070的醇水溶液中，浸泡时间50分钟，然后取出，恒温60℃固化，得到封孔样品。该样品的中性盐雾试验可达950小时无明显锈点，且表面自清洁能力较强，其表面上水的接触角可达120°。
实例3
首先将阳极氧化铝样品在丙酮溶液中超声处理15分钟，然后用蒸馏水冲洗5次，而后将其放入双氧水活化液(双氧水的质量分数为5％)中，65℃下浸泡10分钟，使样品表面富含大量羟基；将硅烷偶联剂(甲基三甲氧基硅烷，Z-6070)、甲醇和水按质量比1:6:1的固定比例混溶，然后加入少量乙酸调节硅烷偶联剂醇水溶液的pH值至4，水解时间控制为8小时；将经活化处理后的样品浸泡到硅烷偶联剂Z-6070的醇水溶液中，浸泡时间80分钟，然后取出，恒温60℃固化，得到封孔样品。该样品的中性盐雾试验可达1000小时无明显锈点，且表面自清洁能力较强，其表面上水的接触角可达130°。

Claims (5)

1.一种用硅烷偶联剂对电气化铁路接触网构件阳极氧化铝进行封孔处理的方法，其特征在于按如下步骤完成：
一、首先将阳极氧化铝样品在丙酮溶液中超声处理10～15分钟，然后用蒸馏水冲洗3～5次，而后将其放入双氧水活化液中，在65℃下浸泡5～10分钟，使样品表面富含大量羟基；
二、将硅烷偶联剂、醇类和水按质量比为1:(6-8):1混溶，然后加入有机酸作为水解催化剂，调节硅烷偶联剂醇水溶液的pH值至4～6，水解时间控制为0.5～8小时；
三、将第一步中经活化处理后的样品浸泡到第二步中已经水解的硅烷偶联剂醇水溶液中，浸泡时间10～80分钟，然后取出固化。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：双氧水活化液中双氧水的质量分数为5％。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于：硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于：有机酸为甲酸、乙酸或乙二酸。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于：醇类为甲醇、乙醇或乙二醇。
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