[發明專利]一種碳鋼表面膦酸-硅烷復合膜及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201910855080.1
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN112553609A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 王吉會;王登;胡文彬
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C23C22/50
• 分類號: C23C22/50;C23C22/68
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎;張靜

1.一種碳鋼表面膦酸-硅烷復合膜，其特征在于：按照下述步驟進行：

步驟1，膦酸處理液配制：將硝酸鋅和羥基乙叉二膦酸溶解在去離子水中，緩慢向上述混合溶液中滴加氫氧化鈉，調節混合溶液pH至3.0-6.5，即得到膦酸處理液，其中，硝酸鋅在混合溶液中的質量百分數為0.03％-0.6％，羥基乙叉二膦酸在混合溶液中的質量百分數為0.03％-0.6％；

步驟2，硅烷處理液配制：將硅烷偶聯劑KH69和四乙氧基硅烷溶解在無水乙醇中，并向上述溶液中加入去離子水，將上述混合液體在20-60℃下攪拌1-2h后，水解12-48h，即得到硅烷處理液，其中，硅烷偶聯劑KH69在溶液中的質量百分數為4％-32％，四乙氧基硅烷在溶液中的質量百分數為4％-32％，去離子水的加入量為溶液總質量的4％-30％；

步驟3，將預處理后的碳鋼試樣垂直浸入步驟1制備得到的膦酸處理液中，浸泡10-60min后取出，依次經去離子水、無水乙醇沖洗、吹干處理后，即在碳鋼表面得到淡藍色的鋅-膦酸自組裝薄膜；

步驟4，將步驟3得到的表面帶有鋅-膦酸自組裝薄膜的碳鋼試樣垂直浸入步驟2制備得到的硅烷處理液中，浸泡1-10min后取出，在干燥箱中60-120℃干燥0.5-4h后，即在碳鋼表面制備出膦酸-硅烷復合膜。

2.根據權利要求1所述的一種碳鋼表面膦酸-硅烷復合膜，其特征在于：在步驟1中，硝酸鋅在混合溶液中的質量百分數為0.05％-0.5％，羥基乙叉二膦酸在混合溶液中的質量百分數為0.05％-0.5％。

3.根據權利要求1所述的一種碳鋼表面膦酸-硅烷復合膜，其特征在于：在步驟2中，硅烷偶聯劑KH69在溶液中的質量百分數為5％-30％，四乙氧基硅烷在溶液中的質量百分數為5％-30％，去離子水的加入量為溶液總質量的5％-25％。

4.根據權利要求1所述的一種碳鋼表面膦酸-硅烷復合膜，其特征在于：在步驟3中，碳鋼試樣的預處理：將碳鋼試樣依次經800#、1200#、2000#砂紙打磨至光亮后，置于無水乙中超聲0.5-2min,依次經過水洗、無水乙醇沖洗、干燥處理后，即得預處理后的碳鋼試樣。

5.根據權利要求1所述的一種碳鋼表面膦酸-硅烷復合膜，其特征在于：在步驟4中，干燥溫度為80-100℃，干燥時間為0.5-2h。

6.一種碳鋼表面膦酸-硅烷復合膜的制備方法，其特征在于：按照下述步驟進行：

步驟1，膦酸處理液配制：將硝酸鋅和羥基乙叉二膦酸溶解在去離子水中，緩慢向上述混合溶液中滴加氫氧化鈉，調節混合溶液pH至3.0-6.5，即得到膦酸處理液，其中，硝酸鋅在混合溶液中的質量百分數為0.03％-0.6％，羥基乙叉二膦酸在混合溶液中的質量百分數為0.03％-0.6％；

步驟2，硅烷處理液配制：將硅烷偶聯劑KH69和四乙氧基硅烷溶解在無水乙醇中，并向上述溶液中加入去離子水，將上述混合液體在20-60℃下攪拌1-2h后，水解12-48h，即得到硅烷處理液，其中，硅烷偶聯劑KH69在溶液中的質量百分數為4％-32％，四乙氧基硅烷在溶液中的質量百分數為4％-32％，去離子水的加入量為溶液總質量的4％-30％；

步驟3，將預處理后的碳鋼試樣垂直浸入步驟1制備得到的膦酸處理液中，浸泡10-60min后取出，依次經去離子水、無水乙醇沖洗、吹干處理后，即在碳鋼表面得到淡藍色的鋅-膦酸自組裝薄膜；

步驟4，將步驟3得到的表面帶有鋅-膦酸自組裝薄膜的碳鋼試樣垂直浸入步驟2制備得到的硅烷處理液中，浸泡1-10min后取出，在干燥箱中60-120℃干燥0.5-4h后，即在碳鋼表面制備出膦酸-硅烷復合膜。

7.根據權利要求6所述的一種碳鋼表面膦酸-硅烷復合膜的制備方法，其特征在于：在步驟1中，硝酸鋅在混合溶液中的質量百分數為0.05％-0.5％，羥基乙叉二膦酸在混合溶液中的質量百分數為0.05％-0.5％。