CN105921388A - 一种金合金制品防腐蚀表面处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种金合金制品防腐蚀表面处理方法，其包括步骤：对金合金制品进行活化预处理；将预处理过的金合金制品浸泡在缓蚀剂溶液中，在20~50℃的温度条件下浸泡10~60min，使所述金合金制品表面生成自组装保护膜；将生成自组装保护膜的金合金制品浸泡在水溶性环氧树脂溶液中，室温下浸泡2~6min，在所述自组装保护膜表面生成有机涂层。本发明通过在金合金制品表面上依次形成自组装保护膜和有机涂层，所述自组装保护膜的形成是一个自发的化学吸附过程，其与金合金制品表面具有很强的粘合力，同时所述自组装保护膜还可以使有机涂层的吸附力增强，并且与有机涂层发挥协同作用达到更好的缓蚀效果。

Description

一种金合金制品防腐蚀表面处理方法

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，尤其涉及一种金合金制品防腐蚀表面处理方法。

背景技术

金合金在现今社会上已得到广泛应用，特别是在首饰和钟表行业上应用最为广泛。金合金通常用K表示其金含量，24K金为纯金。纯金的硬度、强度较低，因此在首饰和钟表行业通常将纯金与铜和银等金属进行合金化，以提高其力学性能。但是Ag、Cu等金属元素的化学性质较为活泼，在佩戴时与人体汗液、空气等接触，容易发生腐蚀或氧化，导致表面变色影响产品美观。

为了防止金合金表面腐蚀变色，通常会对其表面进行防腐处理，目前应用最广泛且效果最显著的技术是铬酸盐钝化。该技术以六价铬为基本成膜物质，在基体表面形成致密的钝化膜。但是六价铬化合物有很强的氧化性，对人体的消化道、呼吸道、皮肤和粘膜都有很大的危害，甚至有致癌作用。三价铬钝化技术是比较成熟的六价铬替代技术，但是使用三价铬只是相对的减少了环境污染，三价铬钝化液中仍然含有铬，仍然存在着含铬废水处理的问题。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种金合金制品防腐蚀表面处理方法，旨在解决现有金合金防腐蚀处理方法防腐效果差、影响用户健康且易污染环境的问题。

本发明的技术方案如下：

一种金合金制品防腐蚀表面处理方法，其中，包括步骤：

A、对金合金制品进行活化预处理；

B、将预处理过的金合金制品浸泡在缓蚀剂溶液中，在20~50℃的温度条件下浸泡10~60min，使所述金合金制品表面生成自组装保护膜；

C、将生成自组装保护膜的金合金制品浸泡在水溶性环氧树脂溶液中，室温下浸泡2~6min，在所述自组装保护膜表面生成有机涂层。

较佳地，所述的金合金制品防腐蚀表面处理方法，其中，所述步骤A具体包括：

A1、将金合金制品放入浓度为5~10mol/L的硝酸溶液中浸蚀20~60s，使所述金合金制品表面活化；

A2、依次采用去离子水和无水乙醇对表面活化后的金合金制品进行冲洗。

较佳地，所述的金合金制品防腐蚀表面处理方法，其中，所述步骤B中的缓蚀剂溶液的配制方法具体包括：

将烷基硫醇类化合物、有机溶剂和表面活性剂在室温下搅拌8~15min混合均匀，即得到缓蚀剂溶液。

较佳地，所述的金合金制品防腐蚀表面处理方法，其中，所述烷基硫醇类化合物为十二烷基硫醇或均三嗪二硫醇。

较佳地，所述的金合金制品防腐蚀表面处理方法，其中，所述有机溶剂为乙醇、甲苯及四氯化碳中的一种。

较佳地，所述的金合金制品防腐蚀表面处理方法，其中，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚及烷基酚聚氧乙烯醚中的一种。

较佳地，所述的金合金制品防腐蚀表面处理方法，其中，在所述缓蚀剂溶液中，所述烷基硫醇类化合物的浓度为10~50mmol/L，所述表面活性剂的浓度为5~20mmol/L。

较佳地，所述的金合金制品防腐蚀表面处理方法，其中，所述步骤B之后还包括：

采用去离子水对生成自组装保护膜的金合金制品进行清洗，清洗后进行烘干处理。

较佳地，所述的金合金制品防腐蚀表面处理方法，其中，所述水溶性环氧树脂溶液由反应型季铵盐改性环氧树脂制得，所述水溶性环氧树脂溶液的浓度为0.1~1mol/L。

较佳地，所述的金合金制品防腐蚀表面处理方法，其中，所述步骤C之后还包括：

D、对生成有机涂层的金合金制品进行烘干处理，使所述有机涂层固化，所述烘干温度为60~80℃，烘干时间为4~10min。

有益效果：本发明通过在金合金制品表面上依次形成自组装保护膜和有机涂层，所述自组装保护膜的形成是一个自发的化学吸附过程，其与金合金制品表面具有很强的粘合力，同时所述自组装保护膜还可以使有机涂层的吸附力增强，并且与有机涂层发挥协同作用达到更好的缓蚀效果。

附图说明

图1为本发明一种金合金制品防腐蚀表面处理方法较佳实施例的流程图。

图2为金合金制品经本发明一种金合金制品防腐蚀表面处理方法处理后的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种金合金制品防腐蚀表面处理方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，图1为本发明提供的一种金合金制品防腐蚀表面处理方法较佳实施例的流程图，如图所示，其包括步骤：

S100、对金合金制品进行活化预处理；

S110、将预处理过的金合金制品浸泡在缓蚀剂溶液中，在20~50℃的条件下浸泡10~60min，使所述金合金制品表面生成自组装保护膜；

S120、将生成自组装保护膜的金合金制品浸泡在水溶性环氧树脂溶液中，室温下浸泡2~6min，在所述自组装保护膜表面生成有机涂层。

在本发明中，首先对金合金制品进行预处理，然后在预处理过的金合金制品表面上依次形成自组装保护膜和有机涂层，所述自组装保护膜的形成是一个自发的化学吸附过程，生成的自组装保护膜与金合金制品表面具有很强的粘合力，且该过程耗能较少，且成本较低，同时所述自组装保护膜还可以使有机涂层的吸附力增强，并且与有机涂层发挥协同作用达到更好的缓蚀效果。

进一步，在所述步骤S100中，对金合金制品进行活化预处理，其具体包括：

将金合金制品放入浓度为5~10mol/L的硝酸溶液中浸蚀20~60s，使所述金合金制品表面活化；

依次采用去离子水和无水乙醇对表面活化后的金合金制品进行冲洗。

具体地，在金合金制品形成自组装保护膜之前需对其进行活化预处理，较佳地，可先用无水乙醇等有机溶剂对金合金制品进行清洗，去除金合金制品表面上的灰尘和油污，之后再将金合金制品放入浓度为8mol/L的硝酸溶液中浸蚀40s，使所述金合金制品表面充分活化；最后依次采用去离子水和无水乙醇对表面活化后的金合金制品进行冲洗，冲洗后再干燥，待用，当所述金合金制品的表面为清洁且处于活性状态时，才有利于后期自组装保护膜的形成。

在所述步骤S110中，将预处理过的金合金制品浸泡在缓蚀剂溶液中，在20~50℃的条件下浸泡10~60min，使所述金合金制品表面生成自组装保护膜。较佳地，本发明优选将预处理过的金合金制品浸泡在缓蚀剂溶液中，在35℃的条件下浸泡40min，此时在金合金制品表面会生成单分子层的自组装保护膜，其厚度为纳米级。

具体地，所述缓蚀剂溶液的配制方法为：将烷基硫醇类化合物、有机溶剂和表面活性剂在室温下搅拌8~15min混合均匀，即得到所述缓蚀剂溶液。较佳地，将烷基硫醇类化合物、有机溶剂和表面活性剂在室温下搅拌10min混合均匀，得到防腐效果更佳的缓蚀剂溶液。

进一步，本发明采用的缓蚀剂属于吸附膜型缓蚀剂，它是一种有机缓蚀剂，所述有机缓蚀剂的防腐蚀原理为：所述缓蚀剂中的烷基硫醇类化合物具有两种性质相反的基团，即亲水基和疏水基，这些烷基硫醇类化合物的亲水基吸附在金属表面，形成一层致密的憎水膜，从而保护所述金合金制品不受腐蚀。

更进一步，本发明采用的烷基硫醇类环合物为十二烷基硫醇、均三嗪二硫醇中的一种。较佳地，本发明优选均三嗪二硫醇作为缓蚀剂中的溶质，所述均三嗪二硫醇不易被氧化，在空气环境中能稳定存在，其溶解度较其它硫醇类化合物高，且均三嗪二硫醇中巯基的解离作用比烷基硫醇和芳香硫醇要强，即所述均三嗪二硫醇具有较高的反应活性，进一步，所述均三嗪二硫醇没有恶心的气味。所述均三嗪二硫醇在金合金制品表面形成自组装保护膜后能达到理想的防腐蚀效果，进一步，所述均三嗪二硫醇化合物中长链烷基的引入可以提高缓蚀效率和憎水能力，且烷基链越长，效果越好。

在本发明中，所述缓蚀剂溶液中的有机溶剂为乙醇、甲苯或四氯化碳中的一种，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚中的一种，进一步，所述缓蚀剂溶液中，所述烷基硫醇类化合物的浓度为10~50mmol/L，所述表面活性剂的浓度为5~20mmol/L。较佳地，本发明选用浓度为30 mmol/L的均三嗪二硫醇作为溶质、选用无水乙醇作为溶剂，选用浓度为10 mmol/L的脂肪醇聚氧乙烯醚作为表面活性剂，将所述溶质、溶剂和表面活性剂混合在一起，在室温下搅拌10min即可制得所述缓蚀剂溶液，通过上述方法制备的缓蚀剂溶液具有较佳的防腐蚀效果，将预处理过的金合金制品浸泡在所述缓蚀剂溶液中，在35℃的条件下浸泡40min后，此时在金合金制品表面会生成单分子层的自组装保护膜，其厚度为纳米级，所述自组装膜的形成是一个自发的化学吸附过程，所述自组装膜与金合金制品表面具有很强的粘合力，能有效避免金合金制品被腐蚀。进一步，本发明中自组装膜的形成耗能较少，且成本低廉。

在所述步骤S110之后还包括，采用去离子水对生成自组装保护膜的金合金制品进行清洗，清洗后进行烘干处理，通过上述处理为接下来有机涂层的制备做好准备。

进一步，在所述步骤S120中，将生成自组装保护膜的金合金制品浸泡在水溶性环氧树脂溶液中，室温下浸泡2~6min，在所述自组装保护膜表面生成水溶性的有机涂层。具体地，如图2所示，在金合金制品10的自组装保护膜20上制备水溶性有机涂层30，较佳地，将生成自组装保护膜20的金合金制品10浸泡在水溶性环氧树脂溶液中，以30~60rpm（优选45rpm）的转速缓慢搅拌，室温下浸泡4min后取出，将取出后的金合金制品10在60~80℃条件下烘干4~10min，使有机涂层30固化。优选地，将取出后的金合金制品10在70℃条件下烘干7min，可更效率地使有机涂层30固化。

进一步，在本发明中，所述水溶性环氧树脂是由反应型季铵盐改性环氧树脂制得，所述水溶性环氧树脂的浓度为0.1~1mol/L，较佳地，本发明采用的水溶性环氧树脂的浓度为0.5mol/L。

本发明制备的有机涂层可均匀地覆盖在金合金制品的自组装保护膜上，所述涂层厚度为纳米级，通过本发明制备的有机涂层既不影响金合金制品的外观效果，也不会出现像普通涂层那样的脆裂、老化、变色等状况，同时又可优化涂层的缓蚀性能，非常适合贵金属的防护。更进一步，本发明中的有机涂层是由单组份的环氧树脂涂料制备的，其无需固化剂的使用，可有效降低成本。

进一步，本发明中的反应季铵盐由环氧-氨基化合物季铵化反应制备，所述环氧-氨基化合物由不饱和脂肪酸与环氧树脂反应制备，所述不饱和脂肪酸为亚麻油酸或则桐油酸，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。

综上所述，本发明通过在金合金制品表面上依次形成自组装保护膜和有机涂层，所述自组装保护膜的形成是一个自发的化学吸附过程，其与金合金制品表面具有很强的粘合力，同时所述自组装保护膜还可以使有机涂层的吸附力增强，并且与有机涂层发挥协同作用达到更好的缓蚀效果。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种金合金制品防腐蚀表面处理方法，其特征在于，包括步骤：

A、对金合金制品进行活化预处理；

B、将预处理过的金合金制品浸泡在缓蚀剂溶液中，在20~50℃的温度条件下浸泡10~60min，使所述金合金制品表面生成自组装保护膜；

C、将生成自组装保护膜的金合金制品浸泡在水溶性环氧树脂溶液中，室温下浸泡2~6min，在所述自组装保护膜表面生成有机涂层。

2.根据权利要求1所述的金合金制品防腐蚀表面处理方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：

A1、将金合金制品放入浓度为5~10mol/L的硝酸溶液中浸蚀20~60s，使所述金合金制品表面活化；

A2、依次采用去离子水和无水乙醇对表面活化后的金合金制品进行冲洗。

3.根据权利要求1所述的金合金制品防腐蚀表面处理方法，其特征在于，所述步骤B中的缓蚀剂溶液的配制方法具体包括：

将烷基硫醇类化合物、有机溶剂和表面活性剂在室温下搅拌8~15min混合均匀，即得到缓蚀剂溶液。

4.根据权利要求3所述的金合金制品防腐蚀表面处理方法，其特征在于，所述烷基硫醇类化合物为十二烷基硫醇或均三嗪二硫醇。

5.根据权利要求3所述的金合金制品防腐蚀表面处理方法，其特征在于，所述有机溶剂为乙醇、甲苯及四氯化碳中的一种。

6.根据权利要求3所述的金合金制品防腐蚀表面处理方法，其特征在于，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚及烷基酚聚氧乙烯醚中的一种。

7.根据权利要求3所述的金合金制品防腐蚀表面处理方法，其特征在于，在所述缓蚀剂溶液中，所述烷基硫醇类化合物的浓度为10~50mmol/L，所述表面活性剂的浓度为5~20mmol/L。

8.根据权利要求1所述的金合金制品防腐蚀表面处理方法，其特征在于，所述步骤B之后还包括：

采用去离子水对生成自组装保护膜的金合金制品进行清洗，清洗后进行烘干处理。

9.根据权利要求1所述的金合金制品防腐蚀表面处理方法，其特征在于，所述水溶性环氧树脂溶液由反应型季铵盐改性环氧树脂制得，所述水溶性环氧树脂溶液的浓度为0.1~1mol/L。

10.根据权利要求1所述的金合金制品防腐蚀表面处理方法，其特征在于，所述步骤C之后还包括：

D、对生成有机涂层的金合金制品进行烘干处理，使所述有机涂层固化，所述烘干温度为60~80℃，烘干时间为4~10min。