[發明專利]一種用于銅及銅合金表面的防腐液、其制備方法及用途

有效

• 申請號: 201210289635.9
• 申請日: 2012-08-15
• 公開（公告）號: CN102898946A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 烏學東;彭叔森;曹慧軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C09D183/08
• 分類號: C09D183/08;C09D5/08;C08G77/28
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 陳英俊

技術領域

本發明屬于金屬表面處理技術領域，具體涉及一種用于銅及銅合金表面的防腐液、其制備方法及用途。

背景技術

銅和銅合金因具有良好的導熱性能、導電性能、加工性能、力學性能、耐腐蝕性能和美麗外觀等而被廣泛應用于各行各業。然而，裸露的銅/銅合金在潮濕、酸堿、電解質等強腐蝕環境下的腐蝕是一個不容忽視的問題。在實際使用中，必須施加額外的防腐措施才能獲得良好的耐腐蝕性能。目前電鍍/化學鍍，有機涂層，鉻鈍化技術是常用的耐腐蝕手段，這些手段各自具有優缺點，如電鍍層具有良好的耐熱性能與力學性能，然而卻高耗電、高污染；有機涂層制備簡單、耐腐蝕，然而力學性能、耐熱性能以及與金屬粘結性能差；鉻鈍化簡單易行、與金屬結合力強，然而卻具有高毒。

近年來，基于硅烷水解產物的有機-無機摻雜涂層越來越被關注。由于該摻雜涂層能夠與金屬表面形成化學鍵metal-O-Si，因而與金屬表面具有良好的結合力；此外，該摻雜涂層本身能夠通過縮合反應形成具有高度致密的三維網絡結構的薄膜，可以有效阻隔腐蝕因子，故而能夠顯著提高金屬的抗腐蝕性能。但是，盡管有機硅與銅表面也能夠形成Cu-O-Si鍵，然而由于其穩定性差，導致傳統的有機硅烷水解組合物在銅和銅合金表面上的使用效果非常不理想。

含巰基的硅烷，因能夠和銅表面形成較為穩定的Cu-S-C鍵而被關注。如Beccaria等在《Electrochimica?Acta》雜志1997,42(9),1361-1371上報道了使用巰基丙基三甲氧基硅烷處理銅表面以提高銅的耐腐蝕性能。隨后，如Chen,Ming-An在Corrosion?Science?2011,53(9),2793-2802，Frignani在Corrosion?Science?2007,49(3),1570-1583上也報道了關于含巰基硅烷處理銅表面的研究。然而通過這種方法得到的保護膜一般非常薄，并且由于交聯密度低導致不耐刮擦，除此之外，膜中巰基含量過高也使保護膜在較高溫度下易發生色變。

除了直接使用含巰基的硅烷外，Soutar在SIMTech?technical?reports?2005,6(1),50-54上報道了一種用于保護銅的組合物，其組合物主要包括甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、巰基丙基三甲氧基硅烷、硅溶膠、氧化硅、光引發劑、水、丙烯酸酯封端的聚氨酯，有機溶劑。Tan在Thin?Solid?Films?2008,516(16),5706-5709上報道了由縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、巰基丙基三甲氧基硅烷、硅水溶膠、水、環氧樹脂、1-甲氧基-2-丙醇、二乙三胺構成的用于保護銅的組合物。但是，通過這兩種組合物雖然能夠獲得用于銅保護的厚涂層，然而由于同時引入了大量的有機組份，降低了涂層的耐熱性能。

發明內容

本發明的技術目的是針對上述銅和銅合金表面的保護膜的不足，提供一種銅及銅合金表面的防腐液，利用該防腐液在銅及銅合金表面構成的防腐涂層具有良好的機械性能、防腐效果與耐熱性能。

本發明實現上述技術目的所采取的技術方案為：一種用于銅及銅合金表面的防腐液，該防腐液是在水解催化液存在條件下，巰基烷基烷氧基硅烷與烷氧基硅烷在有機溶劑中反應生成的水解產物；

所述的巰基烷基烷氧基硅烷的分子結構式為HS-R-Si(OR₁)₃或HS-R-SiR₂(OR₁)₂，其中R為-(CH₂)_n-，n=1～12；R₁為-CH₃、-CH₂CH₃、-CH(CH₃)₂；R₂為-CH₃或者-CH₂CH₃；

所述的烷氧基硅烷包括四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷（或稱正硅酸四乙酯）以及它們的混合物；

所述的水解催化液包括酸性物質催化液與堿性物質催化液；

所述的巰基烷基烷氧基硅烷與烷氧基硅烷的摩爾比為1:3～10:1，優選為1:2～4:1；

作為優選，所述的巰基烷基烷氧基硅烷包括但不限于巰基丙基三甲氧基硅烷、巰基丙基三乙氧基硅烷、巰基丙基甲基二甲氧基硅烷、巰基丙基甲基二乙氧基硅烷中的一種或者兩種以上的混合物。

作為優選，在整個反應體系中，巰基烷基烷氧基硅烷的質量百分比含量為0.01～40%，進一步優選為0.1～30%；