CN108754460A - 一种金属表面防腐自清洁处理方法 - Google Patents

一种金属表面防腐自清洁处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金属表面防腐自清洁处理方法，通过对金属片材进行预处理、两次处理剂处理，形成了具有高效防腐、自清洁效果的涂层，延长金属材料的使用寿命，减少其清洁频次，节约资源，减少成本，同时，该复合涂层具有良好的附着力和硬度，进一步保护金属材料，提高其耐腐蚀效果。

Description

一种金属表面防腐自清洁处理方法
技术领域
本发明属于金属防腐技术领域，具体涉及一种金属表面防腐自清洁处理方法。
背景技术
金属腐蚀是指金属材料同环境中的介质发生化学反应、电化学反应或者简单的物理溶解而引起的材料的破坏与变质。腐蚀过程是一种自发的过程，因为金属自身处于不稳定的状态，倾向于与周围介质作用而变成金属离子，此过程不可逆转，会造成国民经济巨大损失。因而采用合适的腐蚀控制技术，减少因金属腐蚀而造成的经济损失、工业设备破坏，避免资源与能源浪费，是十分必要的。
光催化自清洁技术是指，具有光催化效应的纳米半导体超细粒子如TiO2、ZnO、CdS等在光的作用下跃迁产生的电子/空穴对，与溶解氧和水发生作用，生成的自由基可以把有机污染物彻底氧化为 CO2 和 H2O 等无机物，实现自清洁的效果，将其应用到金属防腐领域，不可以有效去除金属表面的污染物，防止其对金属表面造成腐蚀，提高对金属的防腐效果。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种高效，持久的金属表面防腐自清洁处理方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种金属表面防腐自清洁处理方法，包括以下步骤：
（1）对金属片材进行预处理；将金属片材置于冷冻干燥箱中，在-5～-10℃条件下冷冻30-40min，取出后用丙酮浸润的棉球擦拭金属片材表面3-5次，然后利用砂纸对金属片材进行打磨，至金属表面光亮后放入丙酮溶液中，30-50℃下超声30-60min，取出晾干即可；
（2）将金属片材浸入到第一处理剂中，浸泡3-5min后，取出金属片材，利用高纯氮气对其进行吹干；
（3）利用第二处理剂对步骤（2）所得金属片材进行喷涂或浸泡处理，得到第二涂层，然后将处理过得金属片材放入真空干燥箱中，抽真空至0.08-0.085MPa，50-70℃干燥4-5h，或经过紫外光辐照30-50min。
进一步的，步骤（1）所述超声条件为25-35Hz，800-1000W。
进一步的，步骤（2）所述第一处理剂为导电银胶，所述导电银胶含银粉、铜粉、铁粉、石墨、石墨烯中的一种或多种，基体树脂为环氧树脂，固含量为50-60%。
进一步的，步骤（2）中利用高纯氮气，在140-160℃下，对金属片材进行吹干。
进一步的，步骤（3）中所述第二处理剂为TiO2 溶胶，所述TiO2 溶胶的制备方法为：将以重量份计的3-5份纳米 Tb-TiO2、5-15份纳米TiO2加入到其体积5-10倍的蒸馏水中，加入1-2份十二烷基苯磺酸钠，30-35Hz、500-800W下超声20-40min，加入40-50份聚乙烯醇、3-5份钠基蒙脱土，升温至70-80℃，300-500rpm条件下搅拌3-5h，然后转入超声装置中，800-1200W超声1-2h，即可。
进一步的，所述金属片材为铜、铁、不锈钢中的一种或几种。
本发明的有益效果：本发明通过对金属片材进行预处理、两次处理剂处理，形成了具有高效防腐、自清洁效果的涂层，延长金属材料的使用寿命，减少其清洁频次，节约资源，减少成本，同时，该复合涂层具有良好的附着力和硬度，进一步保护金属材料，提高其耐腐蚀效果；通过对金属片材表面预处理，彻底去除金属表面油污、杂质，增大其与处理剂的附着力；用导电银胶对金属片材进行第一次处理，一方面使金属表面形成电场，该电场的方向与电子传递方向相反，阻碍了电子从金属向氧化剂的传递，从而起到了电子传递屏蔽作用，阻止金属表面发生电化学反应而腐蚀；另一方面，导电银胶的附着有利于第二处理涂层的高效附着，同时其中所含金属粒子增大了涂层的硬度和耐磨性，有效保护金属表面；第二处理剂含有聚乙烯醇和蒙脱土改性的Tb-TiO2和TiO2纳米粒子，不仅有效解决了纳米粒子团聚的问题，使其均匀附着在金属表面，同时改性过后的Tb-TiO2和TiO2纳米粒子在金属表面的附着性大大增强，Tb-TiO2的光催化活性和光催化效率高，从而延长了对金属的防腐、自清洁效果。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。
实施例1
一种金属表面防腐自清洁处理方法，包括以下步骤：
（1）对金属片材进行预处理；将金属片材置于冷冻干燥箱中，在-5℃条件下冷冻30min，取出后用丙酮浸润的棉球擦拭金属片材表面3次，然后利用砂纸对金属片材进行打磨，至金属表面光亮后放入丙酮溶液中，30℃下超声30min，取出晾干即可；
（2）将金属片材浸入到第一处理剂中，浸泡3min后，取出金属片材，利用高纯氮气对其进行吹干；
（3）利用第二处理剂对步骤（2）所得金属片材进行喷涂或浸泡处理，得到第二涂层，然后将处理过得金属片材放入真空干燥箱中，抽真空至0.08MPa，50℃干燥4h，或经过紫外光辐照30min。
进一步的，步骤（1）所述超声条件为25Hz，800W。
进一步的，步骤（2）所述第一处理剂为导电银胶，所述导电银胶含银粉、铜粉、铁粉、石墨、石墨烯中的一种或多种，基体树脂为环氧树脂，固含量为50%。
进一步的，步骤（2）中利用高纯氮气，在140℃下，对金属片材进行吹干。
进一步的，步骤（3）中所述第二处理剂为TiO2 溶胶，所述TiO2 溶胶的制备方法为：将以重量份计的3份纳米 Tb-TiO2、5份纳米TiO2加入到其体积5倍的蒸馏水中，加入1份十二烷基苯磺酸钠，305Hz、500W下超声20min，加入40份聚乙烯醇、3份钠基蒙脱土，升温至70℃，300rpm条件下搅拌3h，然后转入超声装置中，800W超声1h，即可。
进一步的，所述金属片材为铜、铁、不锈钢中的一种或几种。
实施例2
一种金属表面防腐自清洁处理方法，包括以下步骤：
（1）对金属片材进行预处理；将金属片材置于冷冻干燥箱中，在-8℃条件下冷冻35min，取出后用丙酮浸润的棉球擦拭金属片材表面4次，然后利用砂纸对金属片材进行打磨，至金属表面光亮后放入丙酮溶液中，40℃下超声50min，取出晾干即可；
（2）将金属片材浸入到第一处理剂中，浸泡4min后，取出金属片材，利用高纯氮气对其进行吹干；
（3）利用第二处理剂对步骤（2）所得金属片材进行喷涂或浸泡处理，得到第二涂层，然后将处理过得金属片材放入真空干燥箱中，抽真空至0.085MPa，60℃干燥5h，或经过紫外光辐照40min。
进一步的，步骤（1）所述超声条件为30Hz，900W。
进一步的，步骤（2）所述第一处理剂为导电银胶，所述导电银胶含银粉、铜粉、铁粉、石墨、石墨烯中的一种或多种，基体树脂为环氧树脂，固含量为55%。
进一步的，步骤（2）中利用高纯氮气，在150℃下，对金属片材进行吹干。
进一步的，步骤（3）中所述第二处理剂为TiO2 溶胶，所述TiO2 溶胶的制备方法为：将以重量份计的4份纳米 Tb-TiO2、10份纳米TiO2加入到其体积7倍的蒸馏水中，加入2份十二烷基苯磺酸钠，32Hz、700W下超声30min，加入45份聚乙烯醇、4份钠基蒙脱土，升温至75℃，400rpm条件下搅拌4h，然后转入超声装置中，1000W超声2h，即可。
进一步的，所述金属片材为铜、铁、不锈钢中的一种或几种。
实施例3
一种金属表面防腐自清洁处理方法，包括以下步骤：
（1）对金属片材进行预处理；将金属片材置于冷冻干燥箱中，在-10℃条件下冷冻40min，取出后用丙酮浸润的棉球擦拭金属片材表面5次，然后利用砂纸对金属片材进行打磨，至金属表面光亮后放入丙酮溶液中，50℃下超声60min，取出晾干即可；
（2）将金属片材浸入到第一处理剂中，浸泡5min后，取出金属片材，利用高纯氮气对其进行吹干；
（3）利用第二处理剂对步骤（2）所得金属片材进行喷涂或浸泡处理，得到第二涂层，然后将处理过得金属片材放入真空干燥箱中，抽真空至0.085MPa，70℃干燥5h，或经过紫外光辐照50min。
进一步的，步骤（1）所述超声条件为35Hz，1000W。
进一步的，步骤（2）所述第一处理剂为导电银胶，所述导电银胶含银粉、铜粉、铁粉、石墨、石墨烯中的一种或多种，基体树脂为环氧树脂，固含量为60%。
进一步的，步骤（2）中利用高纯氮气，在160℃下，对金属片材进行吹干。
进一步的，步骤（3）中所述第二处理剂为TiO2 溶胶，所述TiO2 溶胶的制备方法为：将以重量份计的5份纳米 Tb-TiO2、15份纳米TiO2加入到其体积10倍的蒸馏水中，加入2份十二烷基苯磺酸钠，35Hz、800W下超声40min，加入50份聚乙烯醇、5份钠基蒙脱土，升温至80℃，500rpm条件下搅拌5h，然后转入超声装置中，1200W超声2h，即可。
进一步的，所述金属片材为铜、铁、不锈钢中的一种或几种。
对比实施例1
本对比实施例与实施例1相比，省略了金属片材的预处理，除此之外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例与实施例1相比，将Tb-TiO2替换为TiO2，除此之外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例与实施例1相比，省略了聚乙烯醇和钠基蒙脱土的加入，除此之外的方法步骤均相同。
实验：对各实施例和对比实施例所得金属片材表面涂层进行如下测试：
附着力：按照GB/T1720-79测定涂膜的附着力；
静态接触角：用TM A-100P接触角测定仪测定涂膜表面与1μL水滴的静态接触角，每次测试均重复3次；
硬度：按铅笔硬度GB/T6379-1996试验。
结果如表1所示：
表1
由表1可知，将金属片材经过本发明所述的预处理操作，可以大大提高其表面涂层的附着力（由3级提高到0级），从而提高防腐效果；Tb-TiO2的加入，赋予了涂层更高的光催化活性和效率，表现为与水滴的静态接触角由93.7°提高至131°左右，表示本发明所得金属涂层具有良好的自清洁、防粘污效果；利用聚乙烯醇和钠基蒙脱土对纳米粒子进行改性，提高了涂层的硬度。
失重法防腐蚀效果测试：
将各组样品放置在3mol/L的硫酸溶液中，常温密封放置，每十天测试其失重情况，结果如表2所示：
表2 各组样品失重情况
由表2可以看出，本发明提供的处理方法，可有效提高金属的防腐蚀效果，浸入硫酸溶液中60天后失重减少了78%左右，同时防腐有效期得到了大大延长。

Claims (6)

1.一种金属表面防腐自清洁处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）对金属片材进行预处理；将金属片材置于冷冻干燥箱中，在-5～-10℃条件下冷冻30-40min，取出后用丙酮浸润的棉球擦拭金属片材表面3-5次，然后利用砂纸对金属片材进行打磨，至金属表面光亮后放入丙酮溶液中，30-50℃下超声30-60min，取出晾干即可；
（2）将金属片材浸入到第一处理剂中，浸泡3-5min后，取出金属片材，利用高纯氮气对其进行吹干；
（3）利用第二处理剂对步骤（2）所得金属片材进行喷涂或浸泡处理，得到第二涂层，然后将处理过得金属片材放入真空干燥箱中，抽真空至0.08-0.085MPa，50-70℃干燥4-5h，或经过紫外光辐照30-50min。
2.根据权利要求1所述的一种金属表面防腐自清洁处理方法，其特征在于，步骤（1）所述超声条件为25-35Hz，800-1000W。
3.根据权利要求1所述的一种金属表面防腐自清洁处理方法，其特征在于，步骤（2）所述第一处理剂为导电银胶，所述导电银胶含银粉、铜粉、铁粉、石墨、石墨烯中的一种或多种，基体树脂为环氧树脂，固含量为50-60%。
4.根据权利要求1所述的一种金属表面防腐自清洁处理方法，其特征在于，步骤（2）中利用高纯氮气，在140-160℃下，对金属片材进行吹干。
5.根据权利要求1所述的一种金属表面防腐自清洁处理方法，其特征在于，步骤（3）中所述第二处理剂为TiO2 溶胶，所述TiO2 溶胶的制备方法为：将以重量份计的3-5份纳米Tb-TiO2、5-15份纳米TiO2加入到其体积5-10倍的蒸馏水中，加入1-2份十二烷基苯磺酸钠，30-35Hz、500-800W下超声20-40min，加入40-50份聚乙烯醇、3-5份钠基蒙脱土，升温至70-80℃，300-500rpm条件下搅拌3-5h，然后转入超声装置中，800-1200W超声1-2h，即可。
6.根据权利要求1所述的一种金属表面防腐自清洁处理方法，其特征在于，所述金属片材为铜、铁、不锈钢中的一种或几种。
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