一种金属表面镀膜复合材料及其制备方法和应用技术

技术编号:19724924 阅读:39 留言:0更新日期:2018-12-12 01:19
本发明专利技术涉及一种金属表面镀膜复合材料及其制备方法和应用。所述金属表面镀膜复合材料包括:自下而上设置的金属基底、缓冲层、防水抗污层;其中,所述缓冲层由热塑性树脂材料制得;优选有机硅树脂;所述缓冲层的热膨胀系数为(0.25‑90)×10

【技术实现步骤摘要】
一种金属表面镀膜复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种金属表面镀膜复合材料及其制备方法和应用,属于不锈钢表面处理

技术介绍
不锈钢具有多种优于其它金属的性能,经表面覆膜的不锈钢已被大量用于航天航空、原子能、军事工业、化工防腐、建筑装饰、广告装潢、日用器具、工艺美术、交通车辆和太阳能利用等领域。然而,以不锈钢表面镀膜材料制备的动车或高铁车箱在使用过程中经常遇到以下问题:1)由于材料表面不平滑,表面镀膜陷入凹洼处,无法发挥其耐磨功效;2)不锈钢基底与表面膜层之间粘合力不强,镀膜易出现脱附,或龟裂等问题;3)车体表面经常有水锈斑;4)拉丝缝隙粘有灰尘;5)需要定期清洗表面污物。
技术实现思路
为了解决上述技术问题,本专利技术提出一种金属表面镀膜复合材料及其制备方法。本专利技术通过对复合材料中各层的选择及匹配方式进行筛选、优化,结合特定的加工工艺,得到表面光滑,膜层不易脱落、龟裂,耐磨性优异的金属表面镀膜复合材料。本专利技术所采用的技术方案如下。一种金属表面镀膜复合材料,包括:自下而上设置的金属基底、缓冲层、防水抗污层;其中,所述缓冲层由热塑性树脂材料制得,如有机硅树脂。进一步地,所述缓冲层的热膨胀系数(CTE)为(0.25-90)×10-6/K;优选为(5-20)×10-6/K,进一步优选(7-10)×10-6/K。所述缓冲层的厚度为10nm~10μm;优选1~10μm。进一步地,所述缓冲层与防水抗污层的厚度比例为(100-1000):1;所述复合材料的膜层总厚度为8-10μm;其表面疏水角度>100°。进一步地,所述金属基底材料选自可持续30分钟以上、耐温超过200度以上的金属材料;例如镁及其合金、铝及其合金、锌及其合金或不锈钢;优选不锈钢材质;进一步优选不锈钢SUS201、SUS430。所述金属基底厚度至少在2mm以上。所述金属基底的热膨胀系数为(3~90)×10-6/K,优选(14-16)×10-6/K。进一步地,所述防水抗污层由含氟原子数目17以上、含碳原子8以上长链结构的材料制得。优选地,所述防水抗污层的材质选自AEP-LTS-022系列镀膜液,具体包括:AEP-LTS-022-1、AEP-LTS-022-3、AEP-LTS-022-4;其中,镀膜液AEP-LTS-022-1、AEP-LTS-022-4溶剂型药水皆为醇溶剂产品,不可掺到二甲苯、酯类溶剂。所述防水抗污层的热膨胀系数为(3.25-7.6)×10-6/K;优选6-7×10-6/K。所述防水抗污层的厚度范围为0.01~1μm。作为本专利技术优选的实施方式之一,所述复合材料由不锈钢基底、缓冲层、防水抗污层组成;其中,不锈钢基底的热膨胀系数为(14-16)×10-6/K;缓冲层的热膨胀系数为(5-20)×10-6/K;防水抗污层的热膨胀系数为(6-7)×10-6/K。本专利技术中,为了获得理想的效果,在对基底、缓冲层、防水抗污层的材质选择及加工工艺参数确定时,需要综合考虑各层材质的匹配程度,使得各层热膨胀系数、厚度以最佳方式匹配,从而保证各层之间的粘合力。本专利技术所述的金属表面镀膜复合材料中,缓冲层能够有效克服因金属基底与防水抗污之间部分热力学性能的显著差异导致复合材料在某些性能方面存在的缺陷,如镀膜脱附、龟裂等现象;以及因表面不平而导致膜层耐磨性无法保证的问题。本专利技术还提供一种金属表面镀膜复合材料的制备方法,包括:(1)基底的预处理;(2)采用大气电浆制程制备缓冲层;(3)空气等离子改质;(4)采用大气电浆制程制备防水抗污层;(5)热固化后处理。其中,步骤(1)中,以空气为气源,利用大气压等离子表面清洁处理技术对基底进行预处理;操作参数为:功率500W,气压:2.0bar,空气流量:40SLM,扫描速度:300mm/sec,距离:20mm。步骤(2)中,以空气为气源;操作参数为:喷枪口径:0.1~0.7mm,绝干空气压力:3-4.5kg/cm2(药水雾化条件要好,空气管线中不可含有油/水气)。步骤(3)中,以空气为气源,利用等离子技术对基底进行改质。步骤(4)中,操作条件为:常温,功率1000W,气压:2.0bar,空气流量:40SLM。具体制备过称为:将镀膜液喷涂于改质后的缓冲层表面,不稀释,控制喷涂湿膜厚度在30-40μm,湿膜静置三分钟以上,进行烘烤,烘烤干固后膜层厚度在8-10μm;各种性能测试需在IR烘烤(红外线烘烤)超过24小时后(最好48小时以上)才能进行。进一步地,所述镀膜液的具体使用条件须依据镀膜液类型而定,例如,AEP-LTS-022-3镀膜液为水溶性常温自干药水,可采用低温烘烤方式加速干固,如IR烘烤条件:温度为40-50℃,时间控制在10分钟以内。镀膜液AEP-LTS-022-4为金属低温烘烤型药水,烘烤条件为:温度为60-120℃,时间为30mins以上(烘烤温度愈高,时间愈久,物性愈佳)。为了获得更好的镀膜效果,在正式镀膜前可将镀膜液稀释浓度至20-25%作为打底处理液,并通过浸涂方式在室温下将步骤(3)所得复合材料浸泡4-6分钟进行耐腐蚀处理。步骤(5)中,所述热固化后处理的条件为:先常规热处理,温度130℃,时间30min,再IR烘烤温度150℃以上(如150-160℃),10-15mins。采用本专利技术所述的制备方法,还可在完成步骤(5)后根据实际生产需要进行其他表面处理(如:N6020R或阳极处理等)。本专利技术还提供上述金属表面镀膜复合材料在列车车厢、金属加工件零组件、玻璃零组件中的应用。本专利技术的有益效果如下:本专利技术通过对复合材料中各层的选择及匹配方式进行筛选、优化,结合特定的加工工艺,得到表面光滑,膜层不易脱落、龟裂,抗污耐磨性优异的金属表面镀膜复合材料。附图说明图1为本专利技术所述金属表面镀膜复合材料的结构示意图。图2为本专利技术所述金属表面镀膜复合材料的工艺流程图。图3为本专利技术实施例1所得复合材料的镀膜外观照片。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术,但不用来限制本专利技术的范围。实施例1本实施例提供一种不锈钢表面镀膜复合材料的制备过程。具体流程:金属(不锈钢)素材→脱脂完成→大气电浆制程镀膜(包括缓冲层和防水抗污层)→烘烤(IR:150-160℃×10分钟以上)或室温静置24小时自干(钝化底皮膜完成)→冷却→进行其他表面处理(如:N6020R或阳极处理等)具体步骤如下:(1)不锈钢SUS430基底的预处理:等离子表面清洁处理,用料空气;操作条件:功率500W,气压:2.0bar,空气流量:40SLM,扫描速度:300mm/sec,距离:20mm。该不锈钢SUS430基底的热膨胀系数为(14-16)×10-6/K。(2)缓冲层的制备(大气电浆制程):用料:空气、缓冲层药剂。膜层底基制备要求:喷枪口径0.1m/m-0.7m/m,绝干空气压力:3-4.5kg/cm2(药水雾化条件要好,空气管线中不可含有油/水气)。控制喷涂湿膜厚度在30-40μm,烘烤干固后膜层厚度在8-10μm,各种性能测试需在IR烘烤超过24小时后(最好48小时以上)才能进行(N4223药水操作亦同)。所得缓冲层的热膨胀系数为(7-10)×10-6/K。(3)等离子表面改质处理:用料空气。(4)防水抗污层的制备(大气电浆制程):用料:本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属表面镀膜复合材料,其特征在于,包括:自下而上设置的金属基底、缓冲层、防水抗污层;其中,所述缓冲层由热塑性树脂材料制得;优选有机硅树脂;所述缓冲层的热膨胀系数为(0.25‑90)×10‑6/K;优选为(5‑20)×10‑6/K,进一步优选(7‑10)×10‑6/K。

【技术特征摘要】
1.一种金属表面镀膜复合材料,其特征在于,包括:自下而上设置的金属基底、缓冲层、防水抗污层;其中,所述缓冲层由热塑性树脂材料制得;优选有机硅树脂;所述缓冲层的热膨胀系数为(0.25-90)×10-6/K;优选为(5-20)×10-6/K,进一步优选(7-10)×10-6/K。2.根据权利要求1所述的金属表面镀膜复合材料,其特征在于,所述缓冲层与防水抗污层的厚度比例为(100-1000):1;优选地,所述缓冲层的厚度为10nm~10μm;进一步优选为1~10μm;和/或,优选地,所述复合材料的膜层总厚度为8-10μm。3.根据权利要求1或2所述的金属表面镀膜复合材料,其特征在于,所述金属基底材料选自可持续30分钟以上、耐温超过200度以上的金属材料;优选为镁及其合金、铝及其合金、锌及其合金或不锈钢;进一步优选为不锈钢材质;更进一步优选为不锈钢SUS201、SUS430;和/或,所述金属基底厚度至少在2mm以上;和/或,所述金属基底的热膨胀系数为(3~90)×10-6/K,优选(14-16)×10-6/K。4.根据权利要求1-3任一所述的金属表面镀膜复合材料,其特征在于,所述防水抗污层由含氟原子数目17以上、含碳原子8以上长链结构的材料制得;优选地,所述防水抗污层的材质选自AEP-LTS-022系列镀膜液;进一步优选为AEP-LTS-022-1、AEP-LTS-022-3、AEP-LTS-022-4;和/或,所述防水抗污层...

【专利技术属性】
技术研发人员:夏海渤赵民齐淑林殷英潘淼
申请(专利权)人:中车青岛四方机车车辆股份有限公司
类型:发明
国别省市:山东,37

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