[發明專利]金屬表面構筑微納多孔的有機酸預處理層的方法及應用

有效

• 申請號: 202010043891.4
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111235576B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 胡吉明;趙越
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C23F1/16
• 分類號: C23F1/16;C23C22/48
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林松海

本發明公開了一種金屬表面構筑微納多孔的有機酸預處理層的方法及應用。它所用的預處理試劑是利用化學接枝的方法，將一類有機酸與富羥基化聚合物接枝制成。將金屬基底在預處理試劑浸泡一段時間，烘干固化后，形成結合力優異的具有微納多孔結構的有機酸預處理層。本發明提供的上述金屬表面涂裝防護技術的預處理試劑和預處理工藝，溶劑全部為水，不含有機溶劑，預處理層與基底結合力優異，粗糙多孔，能與后續的涂覆層緊密結合，大大增強了整個涂裝防護層的耐腐蝕性能。

技術領域

本發明涉及金屬預處理技術，尤其涉及一種金屬表面構筑微納多孔的有機酸預處理層的方法及應用。

技術背景

金屬在日常生活中不可或缺，然而，除少數貴重惰性金屬（鉑、金等），絕大多數金屬及其合金在自然條件下都較易腐蝕，造成損失。涂裝防護是在各類防腐蝕方法中應用最多，效果最好的一種。金屬表面的涂裝體系主要由金屬表面預處理層和后續的防護層兩部分組成。傳統的預處理技術如鉻酸鹽鈍化、無機磷酸鹽鈍化等，都會對環境造成危害，如強毒性的六價鉻離子、水體富營養化等。為了開發出新型的環保表面處理工藝，金屬表面的硅烷化處理、有機酸鈍化等在近十年中逐漸推廣。然而，硅烷化試劑難以實現溶劑全部為水，混合的有機溶劑使得其環保性難以達標。且硅烷溶液受自身水解縮聚的影響，不易長期穩定，容易失效，從而增加了成本，并造成一定程度上的環境污染。另外，采用簡單的有機酸鈍化工藝，金屬表面往往只能達到納米級別的粗糙度，多孔性不明顯，與后續涂層結合性能提升不顯著，防護性能不甚理想。

發明內容

本發明的目的是為了彌補現有技術的不足，提出一種金屬表面構筑微納多孔的有機酸預處理層的方法及應用。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種金屬表面構筑微納多孔結構的有機酸預處理層的方法，包括如下步驟：

1）將富羥基化聚合物與有機酸在水中進行回流反應，冷卻到室溫后，添加緩蝕劑，制成預處理試劑，待用；

2）將金屬基底打磨除油完畢后，浸入預處理試液進行預處理，取出烘干固化后用水浸洗除去多余的預處理試液，得到表面構筑了微納多孔結構的有機酸預處理層的金屬。

進一步，3）在有機酸預處理層上制備后續涂層。

步驟1）所述的富羥基化聚合物為水溶性的聚乙二醇、聚乙烯醇、聚甲基纖維素等中的一種或多種。

步驟1）所述的有機酸是與金屬有強螯合配位作用的植酸、單寧酸、羥基乙叉二膦酸中的一種或多種。

步驟1）所述的回流反應的溫度為70~100℃，回流反應時間為3~8小時。

步驟1）所述的緩蝕劑為烏洛托品、硫脲、苯并三氮唑、聚乙烯吡咯烷酮、葡萄糖酸鋅、偏釩酸鈉中的一種或者多種。

步驟2）所述的預處理溫度為20~60℃，處理時間為0.5~15 min；烘干固化溫度為40~60℃，時間10~30 min。

所述的方法，適用的金屬為鐵、鋁、鋅、銅、鎂，及上述金屬的合金。

步驟3）預處理層上制備的后續的涂層包括涂層環氧、聚氨酯、醇酸、聚丙烯酸。

一種具有有機酸預處理層的金屬，所述的有機酸預處理層具有微納多孔結構，通過所述的方法制備得到。