CN111054605A - 一种金属材料表面处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属材料表面处理方法。首先将待处理金属材料浸入叔丁醇钾水溶液中，然后再浸入有机硅水溶液中，再放入质量浓度为10‑20％的金属的氧化物纳米颗粒分散液中，浸泡10‑20min，最后将金属材料在120‑180℃下烘干，500‑600℃下热处理15‑20min，表面形成膜。本发明利用纳米氧化铁颗粒的分散液，在金属表面覆盖一层分散液湿膜，经干燥及高温处理后形成氧化物干膜，该层干膜具有防腐、防氧化，防污等功能。采用叔丁醇钾水溶液和有机硅水溶液连续处理冷轧钢板表面，利于后续氧化膜的形成和性能的提高。

Description

一种金属材料表面处理方法
技术领域
本发明属于金属材料防腐处理技术领域，具体涉及一种金属材料表面处理方法。
背景技术
金属材料受周围介质的作用而损坏，称为金属腐蚀，最常见的腐蚀形态是金属的锈蚀。腐蚀时，在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应，使金属转入氧化状态，这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，增加零件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，破坏金属构件的几何形状，缩短设备的使用寿命。
根据金属腐蚀过程机理的不同，按腐蚀的反应历程可以将腐蚀分为物理腐蚀、化学腐蚀、电化学腐蚀三类。造成金属腐蚀的原因很多，影响因素也各不相同，因此，对每一具体的腐蚀体系，应该根据各种措施的防腐效果，施工难易，腐蚀原因，环境条件及经济效益等综合考虑，以此来确定具体的防腐蚀措施。
冷轧钢有加工性能优良，表面光洁等特点，在制造汽车、工业设备、家电等各种工程机械领域有着非常广泛的应用。防止冷轧钢表面腐蚀最普通的方法就是在冷轧钢表面上施用覆盖层保护，覆盖层可将金属制品与周围介质隔离开，使金属表面与介质之间的原电池作用不能发生，从而达到减少腐蚀的发生。除了防腐蚀外，覆盖层还有一定的装饰性或者功能性。目前涂料涂层被广泛的应用于汽车、家电、建筑物等外表面防护上。在使用的介质中，涂料涂层一般非常稳定，且形成的漆膜完整无孔，不透介质，有一定的机械强度和适当的弹性。但是进行涂料涂层涂装过程中，由于涂料涂层属于有机涂层，与金属的结合力差，涂装后容易掉漆，因此，冷轧钢的直接表面处理防腐技术，是目前研究的一个热点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属材料表面处理方法。
一种金属材料表面处理方法，按照如下步骤进行：
(1)将待处理金属材料浸入10-20％的叔丁醇钾水溶液中，浸泡时间为10-20min，然后再将金属材料浸入水中，浸泡时间为3-10min，捞出；
(2)将步骤(1)处理过的金属材料浸入10-20％的有机硅水溶液中，浸泡时间为3-8min，再将金属材料浸入水中，浸泡时间为5-10min，捞出；
(3)将步骤(2)处理过的金属材料放入质量浓度为10-20％的金属的氧化物纳米颗粒分散液中，浸泡10-20min；
(4)将步骤(3)处理过的金属材料在120-180℃下烘干，500-600℃下热处理15-20min，表面形成膜。
所述有机硅为3-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷，3-巯基丙基三甲氧基硅烷等巯基硅烷，3-异氰酸丙基三甲氧基硅烷，3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷等异氰酸硅烷中的一种或几种。
步骤(1)所述待处理金属材料为冷轧钢板。
所述金属的氧化物纳米颗粒为氧化铁纳米颗粒。
所述氧化铁纳米颗粒的粒径为70-90纳米。
步骤(1)所述10-20％的叔丁醇钾水溶液可由10-20％的叔丁醇钠水溶液代替。
本发明的有益效果：本发明利用纳米氧化铁颗粒的分散液，在金属表面覆盖一层分散液湿膜，经干燥及高温处理后形成氧化物干膜，该层干膜具有防腐、防氧化，防污等功能。采用叔丁醇钾水溶液和有机硅水溶液连续处理冷轧钢板表面，利于后续氧化膜的形成和性能的提高。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
实施例1
一种冷轧钢板表面处理方法，按照如下步骤进行：
(1)将冷轧钢板浸入15％的叔丁醇钾水溶液中，浸泡时间为15min，然后再将冷轧钢板浸入水中，浸泡时间为7min，捞出；
(2)将步骤(1)处理过的冷轧钢板浸入15％的3-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷水溶液中，浸泡时间为6min，再将冷轧钢板浸入水中，浸泡时间为8min，捞出；
(3)将步骤(2)处理过的冷轧钢板放入质量浓度为15％的氧化铁纳米颗粒(粒径为80纳米)分散液中，浸泡15min；
(4)将步骤(3)处理过的冷轧钢板在160℃下烘干，550℃下热处理18min，表面形成膜。
实施例2
一种冷轧钢板表面处理方法，按照如下步骤进行：
(1)将冷轧钢板浸入20％的叔丁醇钾水溶液中，浸泡时间为10min，然后再将冷轧钢板浸入水中，浸泡时间为9min，捞出；
(2)将步骤(1)处理过的冷轧钢板浸入20％的3-巯基丙基三甲氧基硅烷等巯基硅烷水溶液中，浸泡时间为5min，再将冷轧钢板浸入水中，浸泡时间为9min，捞出；
(3)将步骤(2)处理过的冷轧钢板放入质量浓度为20％的氧化铁纳米颗粒(粒径为70纳米)分散液中，浸泡10min；
(4)将步骤(3)处理过的冷轧钢板在120℃下烘干，500℃下热处理20min，表面形成膜。
实施例3
一种冷轧钢板表面处理方法，按照如下步骤进行：
(1)将冷轧钢板浸入12％的叔丁醇钾水溶液中，浸泡时间为18min，然后再将冷轧钢板浸入水中，浸泡时间为6min，捞出；
(2)将步骤(1)处理过的冷轧钢板浸入12％的3-异氰酸丙基三甲氧基硅烷水溶液中，浸泡时间为8min，再将冷轧钢板浸入水中，浸泡时间为8min，捞出；
(3)将步骤(2)处理过的冷轧钢板放入质量浓度为12％的氧化铁纳米颗粒(粒径为90纳米)分散液中，浸泡18min；
(4)将步骤(3)处理过的冷轧钢板在180℃下烘干，600℃下热处理15min，表面形成膜。
实施例4
一种冷轧钢板表面处理方法，按照如下步骤进行：
(1)将冷轧钢板浸入15％的叔丁醇钠水溶液中，浸泡时间为15min，然后再将冷轧钢板浸入水中，浸泡时间为7min，捞出；
(2)将步骤(1)处理过的冷轧钢板浸入15％的3-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷水溶液中，浸泡时间为6min，再将冷轧钢板浸入水中，浸泡时间为8min，捞出；
(3)将步骤(2)处理过的冷轧钢板放入质量浓度为15％的氧化铁纳米颗粒(粒径为80纳米)分散液中，浸泡15min；
(4)将步骤(3)处理过的冷轧钢板在160℃下烘干，550℃下热处理18min，表面形成膜。
对比例1
一种冷轧钢板表面处理方法，按照如下步骤进行：
(1)将冷轧钢板浸入15％的3-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷水溶液中，浸泡时间为6min，再将冷轧钢板浸入水中，浸泡时间为8min，捞出；
(2)将步骤(1)处理过的冷轧钢板放入质量浓度为15％的氧化铁纳米颗粒(粒径为80纳米)分散液中，浸泡15min；
(3)将步骤(2)处理过的冷轧钢板在160℃下烘干，550℃下热处理18min，表面形成膜。
对比例2
一种冷轧钢板表面处理方法，按照如下步骤进行：
(1)将冷轧钢板浸入15％的叔丁醇钾水溶液中，浸泡时间为15min，然后再将冷轧钢板浸入水中，浸泡时间为7min，捞出；
(2)将步骤(1)处理过的冷轧钢板放入质量浓度为15％的氧化铁纳米颗粒(粒径为80纳米)分散液中，浸泡15min；
(3)将步骤(2)处理过的冷轧钢板在160℃下烘干，550℃下热处理18min，表面形成膜。
按照GB9794-1998的相关要求进行全浸腐蚀试验，试样的尺寸为80mm*20mm*5mm，将整个试样全部浸入质量分数为3.5％的NaCl浸渍液中，每隔一天换一次水，同时记录试样表面的腐蚀状况，实验结果见表1：
表1
3.5％NaCl全浸腐蚀实验
空白对照 严重腐蚀，大量锈斑出现并脱落(5天)
实施例1 基本无变化(10)天；边缘出现少量锈痕，中间完好(12天)
实施例2 基本无变化(10)天；边缘出现少量锈痕，中间完好(12天)
实施例3 基本无变化(10)天；边缘出现少量锈痕，中间完好(12天)
实施例4 基本无变化(10)天；边缘出现少量锈痕，中间完好(12天)
对比例1 边缘出现锈痕，中间少量锈斑(10)天
对比例2 边缘出现锈痕，中间少量锈斑(10)天
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种金属材料表面处理方法，其特征在于，按照如下步骤进行：
(1)将待处理金属材料浸入10-20％的叔丁醇钾水溶液中，浸泡时间为10-20min，然后再将金属材料浸入水中，浸泡时间为3-10min，捞出；
(2)将步骤(1)处理过的金属材料浸入10-20％的有机硅水溶液中，浸泡时间为3-8min，再将金属材料浸入水中，浸泡时间为5-10min，捞出；
(3)将步骤(2)处理过的金属材料放入质量浓度为10-20％的金属的氧化物纳米颗粒分散液中，浸泡10-20min；
(4)将步骤(3)处理过的金属材料在120-180℃下烘干，500-600℃下热处理15-20min，表面形成膜。
2.根据权利要求1所述金属材料表面处理方法，其特征在于，所述有机硅为3-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷，3-巯基丙基三甲氧基硅烷等巯基硅烷，3-异氰酸丙基三甲氧基硅烷，3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷等异氰酸硅烷中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述金属材料表面处理方法，其特征在于，步骤(1)所述待处理金属材料为冷轧钢板。
4.根据权利要求1所述金属材料表面处理方法，其特征在于，所述金属的氧化物纳米颗粒为氧化铁纳米颗粒。
5.根据权利要求4所述金属材料表面处理方法，其特征在于，所述氧化铁纳米颗粒的粒径为70-90纳米。
6.根据权利要求1所述金属材料表面处理方法，其特征在于，步骤(1)所述10-20％的叔丁醇钾水溶液可由10-20％的叔丁醇钠水溶液代替。
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