[發(fā)明專利]鋁材噴涂前復合納米陶瓷硅烷復合膜的方法

有效

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• 申請日: 2011-03-28
• 公開（公告）號: CN102168264A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發(fā)明（設計）人: 葉澤恩
• 申請（專利權）人: 佛山市南海華豪鋁型材有限公司
• 主分類號: C23C22/02
• 分類號: C23C22/02
• 代理公司: 佛山市南海智維專利代理有限公司 44225
• 代理人: 梁國杰

技術領域

本發(fā)明涉及鋁材表面處理技術領域，尤其是涉及到鋁材噴涂前復合有復合膜的鋁材。

背景技術

目前，鋁材在噴涂前一般采用鉻酸鹽進行表面處理以形成鉻化層，當中的鉻化廢棄物含有大量六價鉻離子等有害成分。由于這些六價鉻以及它的流失擴散而構成對生態(tài)環(huán)境的污染危害。其次是鉻渣的強堿性危害。當鉻渣在露天堆存時，經長期雨水沖淋后大量的六價鉻離子隨雨水溶滲、流失、滲入地表，從而污染地下水、江河、湖泊，進而危害農田、水產和人體健康。六價鉻離子對人體健康的毒害很大，經科學研究發(fā)現，其在人體內具有致癌作用。為此，各國政府及有關部門開始極力倡導具有環(huán)境協調性環(huán)保材料和綠色材料的開發(fā)和研制。可以預見，在相關政策法規(guī)的支撐下，鉻酸鹽在工業(yè)生產中的應用必將受到越來越嚴格的限制，鋁型材無鉻化表面處理技術將具有廣闊的產業(yè)化前景和廣泛市場需求。

由于傳統的鉻化槽液工藝中含有氟離子，鋁材在處理過程中會產生氟化鋁附著在鋁材工件的表面上，氟化鋁是不溶于水，如果不經過水洗，將嚴重影響鋁材噴涂后的附著力，涂層甚至脫落，因此鋁材在噴涂前必須經過水洗。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種在鋁材表面復合無污染的、噴涂前無需水洗的納米陶瓷硅烷復合膜。

為解決上述技術問題所采用的技術方案：一種鋁材噴涂前復合納米陶瓷硅烷復合膜的方法，包括有以下步驟：

1、酸性除油：將鋁材浸在硫酸液槽中，其中游離酸含量130g～200g/L，溫度為常溫，時間1min～3min；

2、水洗：將除油后的鋁材浸在水中，其中水要保持溢流，PH值≥2，溫度為常溫，時間1min～2min；

3、堿蝕：將鋁材浸在堿液槽中，其中游離堿含量40～60g/L，溫度為常溫，時間1min～3min，堿蝕蝕刻量至少1.5g/m²以上；

4、水洗：將堿蝕后的鋁材浸在水中，其中水要保持溢流，PH值≤10，溫度為常溫，時間1min～2min；

5、中和：將鋁材浸在硝酸液槽中，中和殘留在鋁材上的堿液，其中游離酸含量150～200g/L，溫度為常溫，時間1min～3min；

6、水洗：將鋁材浸在水中，PH值≥5，溫度為常溫，時間1min～3min；

7、純水洗：其中純水要保持溢流，PH值6.0～7.0，電導率＜200us/cm，溫度為常溫，時間1min～3min；

8、硅烷處理：應用溶膠-凝膠技術原理，用有機酸作為化學轉化膜成膜催化劑，往硅烷中添加入納米級SiO₂聚合成納米陶瓷硅烷處理液，經浸漬或噴淋，在鋁材上進行協同復合成膜，其中硅含量25～35mg/L，PH值6.0～7.0，電導率30～200us/cm，溫度為常溫，時間20s～2min；

9、滴干：將硅烷處理好的鋁材進行滴干，滴干至無明顯水滴為止；

10、烘干：溫度70℃～80℃，時間10min～15min，水分烘干為準。

硅烷是一類硅基的有機物和無機化合物復配而成的化合物，其主要成分的通式為：Y-Si-(OR)₃，其中OR是可水解的基團，Y是有機官能團，硅烷處理后可與涂料等各種有機聚合物結合。硅烷可以有效的用于金屬或其合金的表面防護：鋁及鋁合金，鋅及鋅合金(包括鍍鋅鋼板)，鐵及鐵合金(包括普通碳鋼與不銹鋼)，銅及銅合金，鎂及鎂合金。

硅烷處理后的金屬表面膜層厚度均在納米級，其成膜反應機理如下：

(1)水解反應：

式中主要的水解產物為硅醇。當溶液中形成足量的活性-Si-OH基團(硅羥基)，該溶液便可用于金屬表面鈍化處理。

(2)縮聚反應：

-Si-OH基團問可脫水縮合成低聚硅醇(帶活性硅羥基)。

(3)交聯反應：

低聚物中的-Si-OH與金屬表面的羥基-OH形成氫鍵。

(4)脫水反應并成膜：

-Si-OH基團和金屬表面的羥基-OH進一步脫水聚合，在界面上生成Si-O-Me共價鍵，其反應如下：

式中Si-O-Me構成化學共價鍵；

-Si-OH基團脫水聚合成Si-O-Si鍵構成硅烷膜的三維網狀結構；