CN106929863A - 一种提升铝合金表面硅烷膜性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种提升铝合金表面硅烷膜性能的方法，包括以下操作步骤：将打磨后的铝合金原料放入清洗液中洗净；按重量份计，将BTESPT硅烷偶联剂、乙醇、去离子水、甲基丙烯磺酸钠混合后，搅拌6‑10min，成膜液制备完成，然后将混合溶液放置在不通风的地方进行水解，水解时间为3‑5小时；将铝合金材料放入制备完成的成膜液中，2‑5min后，向成膜液中加入成膜液重量0.03‑0.05倍重的磷酸二异辛酯，继续浸泡，取出铝合金材料，将其放置在通风处静置，制得成品。本发明中，在铝合金表面制得的硅烷膜，附着力强、耐磨性好、耐腐蚀性好，并且膜的均匀度与致密度较好，能有效的防止铝合金制品在使用的过程中表面的膜被机械损伤。
Description
技术领域
本发明属于铝合金加工领域，具体涉及一种提升铝合金表面硅烷膜性能的方法。
背景技术
铝是使用量最大、应用范围最广的有色金属材料之一。但是由于铝的标准电极电位低、化学性质活泼、硬度差、耐磨性差及在腐蚀介质中耐蚀性差等方面的缺点，很大程度上限制了铝材料的适用范围、缩短了其使用寿命。因此铝制品在使用前，均需要经过严格的表面处理后，才能投入使用。目前较为安全环保的铝合金表面处理工艺为硅烷化处理技术。
硅烷化处理的基本原理是硅烷与金属表面氢氧化物的反应以及硅烷自身的缩聚反应。通常认为硅烷膜层的防腐蚀性能主要基于硅烷膜的疏水性。当经过硅烷化处理的电极浸泡在电解质溶液中时，硅烷膜起到阻挡层的作用，能有效降低电解质、水、氧分子向金属界面区域渗透的速度。但是，铝合金硅烷化处理工艺还存在缺陷，分为以下几点：（1）由于硅烷膜膜层厚度较薄，需要进行进一步防护措施，仅仅使用硅烷偶联剂对铝合金材料进行处理，其防护性能并不好，虽然硅烷膜与铝合金基体结合良好，但由于硅烷膜膜层较薄，因此其防护效果有限；（2）硅烷水解的时间较长，普通的硅烷偶联剂水解时间至少为10小时，水解液的稳定性较差，工艺偏差较大；（3）硅烷膜不具备自愈能力，一旦金属表面的硅烷膜遭到机械损坏后，金属局部就会出现较为严重的腐蚀现象。
发明内容
为了提升铝合金的耐腐蚀能力，本发明针对硅烷膜的（1）、（2）两点缺陷，提供一种提升铝合金表面硅烷膜性能的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种提升铝合金表面硅烷膜性能的方法，包括以下操作步骤：
A.铝合金表面清洗处理
将打磨后的铝合金原料放入清洗液中洗净，其中清洗液由以下重量份的组分制成：10%盐酸10-15份、枸橼酸钠7-10份、磷酸钠1-3份、水95-125份；
进一步，铝合金原料经过清洗液清洗后，用去离子水冲洗铝合金表面，冲洗时间不低于5min。
铝合金表面常规的清洗方法为先用有机溶液去油，然后再进行酸洗，这样不仅会造成浪费，使得生产成本增加，而且会严重的污染环境，本发明提供的清洗液，在酸洗的同时，兼具有去油的效果，清洗效果彻底，保证了硅烷偶联剂的成膜效果；
B.配制成膜液
按重量份计，将BTESPT硅烷偶联剂3-6份、乙醇28-34份、去离子水19-27份、甲基丙烯磺酸钠0.1-0.3份混合后，搅拌6-10min后，成膜液制备完成，然后将混合溶液放置在不通风的地方进行水解，水解时间为3-5小时，其中去离子水的初始温度为55-60℃；
进一步，成膜液按重量份计，由以下重量份的组分制成：BTESPT硅烷偶联剂4-5份、乙醇30-32份、去离子水24-26份、甲基丙烯磺酸钠0.2-0.3份。
优选地，BTESPT硅烷偶联剂在水解过程中，通过添加氨水或醋酸，维持水解液的pH为4-6。
C.成膜工艺
将铝合金材料放入制备完成的成膜液中，2-5min后，向成膜液中加入成膜液重量0.03-0.05倍重的磷酸二异辛酯，继续浸泡4-6min后，取出铝合金材料，将其放置在通风处静置60-80min后，制得成品。
由以上的技术方案可知，本发明的有益效果是：
本发明中，在铝合金表面制得的硅烷膜，附着力强、耐磨性好、耐腐蚀性好，硅烷膜的厚度能达到约650nm，并且膜的均匀度与致密度较好，能有效的防止铝合金制品在使用的过程中表面的膜被机械损伤。本发明通过在BTESPT硅烷偶联剂水解步骤中添加少量的甲基丙烯磺酸钠，有效的加快了水解的速度，3小时后，水解的电导率为1300Ms/cm左右，水解液的初始电导率为360Ms/cm左右，证明甲基丙烯磺酸钠的添加，有效的加快了BTESPT硅烷偶联剂的水解速度，克服了背景技术中硅烷膜技术中的第（1）点缺陷；本发明通过在浸泡过程中，添加少量的磷酸二异辛酯，有效的提升了硅烷膜在铝合金表面的沉积量，进而有效的提升了硅烷膜的厚度，使得其厚度能达到650nm左右，并且膜的致密性与均匀度较好，能长久有效的保护铝合金表面不被腐蚀。
具体实施方式
为了使本领域技术人员能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明。
实施例1
一种提升铝合金表面硅烷膜性能的方法，包括以下操作步骤：
A.铝合金表面清洗处理
将打磨后的铝合金原料放入清洗液中洗净，其中清洗液由以下重量份的组分制成：10%盐酸10份、枸橼酸钠7份、磷酸钠1份、水95份；
进一步，铝合金原料经过清洗液清洗后，用去离子水冲洗铝合金表面，冲洗时间为7min。
B.配制成膜液
按重量份计，将BTESPT硅烷偶联剂3份、乙醇28份、去离子水19份、甲基丙烯磺酸钠0.1份混合后，搅拌6min后，成膜液制备完成，然后将混合溶液放置在不通风的地方进行水解，水解时间为3小时，其中去离子水的初始温度为55℃；
进一步，成膜液按重量份计，由以下重量份的组分制成：BTESPT硅烷偶联剂4份、乙醇30份、去离子水24份、甲基丙烯磺酸钠0.2份。
优选地，BTESPT硅烷偶联剂在水解过程中，通过添加氨水或醋酸，维持水解液的pH为4-6。
C.成膜工艺
将铝合金材料放入制备完成的成膜液中，2min后，向成膜液中加入成膜液重量0.03倍重的磷酸二异辛酯，继续浸泡4min后，取出铝合金材料，将其放置在通风处静置60min后，制得成品。
实施例2
一种提升铝合金表面硅烷膜性能的方法，包括以下操作步骤：
A.铝合金表面清洗处理
将打磨后的铝合金原料放入清洗液中洗净，其中清洗液由以下重量份的组分制成：10%盐酸13份、枸橼酸钠9份、磷酸钠2份、水110份；
进一步，铝合金原料经过清洗液清洗后，用去离子水冲洗铝合金表面，冲洗时间为9min。
B.配制成膜液
按重量份计，将BTESPT硅烷偶联剂5份、乙醇32份、去离子水25份、甲基丙烯磺酸钠0.2份混合后，搅拌8min后，成膜液制备完成，然后将混合溶液放置在不通风的地方进行水解，水解时间为4小时，其中去离子水的初始温度为57℃；
进一步，成膜液按重量份计，由以下重量份的组分制成：BTESPT硅烷偶联剂4份、乙醇31份、去离子水25份、甲基丙烯磺酸钠0.2份。
优选地，BTESPT硅烷偶联剂在水解过程中，通过添加氨水或醋酸，维持水解液的pH为4-6。
C.成膜工艺
将铝合金材料放入制备完成的成膜液中，3min后，向成膜液中加入成膜液重量0.04倍重的磷酸二异辛酯，继续浸泡5min后，取出铝合金材料，将其放置在通风处静置70min后，制得成品。
实施例3
一种提升铝合金表面硅烷膜性能的方法，包括以下操作步骤：
A.铝合金表面清洗处理
将打磨后的铝合金原料放入清洗液中洗净，其中清洗液由以下重量份的组分制成：10%盐酸15份、枸橼酸钠10份、磷酸钠3份、水125份；
进一步，铝合金原料经过清洗液清洗后，用去离子水冲洗铝合金表面，冲洗时间为9min。
B.配制成膜液
按重量份计，将BTESPT硅烷偶联剂6份、乙醇34份、去离子水27份、甲基丙烯磺酸钠0.3份混合后，搅拌10min后，成膜液制备完成，然后将混合溶液放置在不通风的地方进行水解，水解时间为5小时，其中去离子水的初始温度为60℃；
进一步，成膜液按重量份计，由以下重量份的组分制成：BTESPT硅烷偶联剂5份、乙醇32份、去离子水26份、甲基丙烯磺酸钠0.3份。
优选地，BTESPT硅烷偶联剂在水解过程中，通过添加氨水或醋酸，维持水解液的pH为4-6。
C.成膜工艺
将铝合金材料放入制备完成的成膜液中，5min后，向成膜液中加入成膜液重量0.05倍重的磷酸二异辛酯，继续浸泡6min后，取出铝合金材料，将其放置在通风处静置80min后，制得成品。
试验：
分别选取5块材质相同的铝合金材料，随机分为试验组1、2、3、4、5，试验组1、2、3对该组的铝合金制品采用实施例1、2、3的方式处理，试验组4采用常规的硅烷化工艺处理，试验组5中的铝合金材料不进行任何处理，分别用3mol/L硫酸铜的对5个试验组中的铝合金进行点滴试验，测试不同工艺处理的铝合金抗硫酸铜变色的时间，试验结果如表1所示：
表1 铝合金表面抗硫酸铜变色的时间
| 项目 | 变色时间/h |
| 试验组1 | 2.3 |
| 试验组2 | 2.5 |
| 试验组3 | 2.9 |
| 试验组4 | 1.6 |
| 试验组5 | 0.08 |
由表1可知，经过本发明方法处理后的铝合金，其表面的耐腐蚀性能得到了极大的提升，延长了铝合金制品的使用寿命。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改变、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种提升铝合金表面硅烷膜性能的方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
A.铝合金表面清洗处理
将打磨后的铝合金原料放入清洗液中洗净，其中清洗液由以下重量份的组分制成：10%盐酸10-15份、枸橼酸钠7-10份、磷酸钠1-3份、水95-125份；
B.配制成膜液
按重量份计，将BTESPT硅烷偶联剂3-6份、乙醇28-34份、去离子水19-27份、甲基丙烯磺酸钠0.1-0.3份混合后，搅拌6-10min后，成膜液制备完成，然后将混合溶液放置在不通风的地方进行水解，水解时间为3-5小时，其中去离子水的初始温度为55-60℃；
C.成膜工艺
将铝合金材料放入制备完成的成膜液中，2-5min后，向成膜液中加入成膜液重量0.03-0.05倍重的磷酸二异辛酯，继续浸泡4-6min后，取出铝合金材料，将其放置在通风处静置60-80min后，制得成品。
2.根据权利要求1中所述的一种提升铝合金表面硅烷膜性能的方法，其特征在于，步骤A中，铝合金原料经过清洗液清洗后，用去离子水冲洗铝合金表面，冲洗时间不低于5min。
3.根据权利要求1中所述的一种提升铝合金表面硅烷膜性能的方法，其特征在于，步骤B中，成膜液按重量份计，由以下重量份的组分制成：BTESPT硅烷偶联剂4-5份、乙醇30-32份、去离子水24-26份、甲基丙烯磺酸钠0.2-0.3份。
4.根据权利要求1中所述的一种提升铝合金表面硅烷膜性能的方法，其特征在于，步骤B中，BTESPT硅烷偶联剂在水解过程中，通过添加氨水或醋酸，维持水解液的pH为4-6。
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| CN110042451A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-07-23 | 祝亚琴 | 除灰剂 |
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