一种用于镀锌层表面的无铬钝化方法技术

本发明专利技术公开了一种用于镀锌层表面的无铬钝化方法包括以下步骤：(1)将植酸、钼酸盐和活性基团含有碳碳双键的硅烷偶联剂混合并搅拌均匀，此为A液；配制单体至少含有两个碳碳双键和一个羟基的聚合物液体，所述聚合物是利用其中一个碳碳双键进行加聚反应而生成，此为B液；配制氧化石墨烯分散液，此为C液；(2)将镀锌层镀件依次置于A、B、C液中反应得到表面有硅烷膜‑聚合物‑氧化石墨烯复合钝化层的镀锌层镀件；(3)将镀件放于还原性气氛中进行反应得到表面有硅烷膜‑聚合物‑石墨烯复合钝化层的镀锌层镀件。本发明专利技术的制备工艺简单经济，制备的复合有钝化层的镀锌层镀件中性盐雾的耐蚀时间在700h左右，附着力为一级，电极电势可以达到+1.4V。

【技术实现步骤摘要】
一种用于镀锌层表面的无铬钝化方法
本专利技术涉及金属防腐
，具体为一种用于镀锌层表面的无铬钝化方法。
技术介绍
由于金属材料具有较强的活性，其中常用的有镀锌层镀件，在使用过程中极易被环境中的氧化性气体或液体所氧化，因此通常研究人员们会在金属表面复合一层保护层。保护层有牺牲阳极的阴极保护法，如镀一层活性更好的金属材料；而另外一种保护法是复合一种活性更差的钝化层，如氧化物层、有机物层和有机无机复合物层等等，其中最常用的是使用六价铬或三价铬将镀层表面氧化成一层致密的保护膜，但是这种方法所使用的铬元素会对环境带来污染，因此无铬钝化法才是今后的发展趋势。例如CN201810669324.2公开的硅烷/氧化石墨烯复合钝化液及其制备方法与应用，该专利通过将金属材料浸入硅烷偶联剂和氧化石墨烯的混合液中来获得钝化层，实现有机和无机复合来钝化，但是这种方法是一次性浸渍而成，硅烷水解后的羟基和氧化石墨烯表面的羟基均可能与金属相互作用，钝化层表面的物质具有不确定性，若是有机层则在被刮擦时极易被破坏，无法将氧化石墨烯的抗渗性和耐磨性完全发挥；同时钝化液的pH可达2，酸性过强亦会对金属表面进行刻蚀，导致最终形成的钝化层不够牢固和均匀。因此开发一种能够在镀锌层表面制备均匀致密、结合力强、耐磨性能优异的钝化层的方法是当下的急切需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于镀锌层表面的无铬钝化方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种用于镀锌层表面的无铬钝化方法包括以下步骤：(1)将植酸、钼酸盐和活性基团含有碳碳双键的硅烷偶联剂混合并搅拌均匀，所述植酸浓度为10-50mL/L，钼酸盐浓度为0.1-1.5g/L，硅烷偶联剂浓度为10-80mL/L，此为A液；配制单体至少含有两个碳碳双键和一个羟基的聚合物液体，所述聚合物是利用其中一个碳碳双键进行加聚反应而生成，此为B液；配制浓度为0.05-1wt％的氧化石墨烯分散液，此为C液；(2)将镀锌层镀件置于A液中反应形成具有缓蚀作用的硅烷膜；再将镀件置于B液中反应得到不饱和聚合物改性硅烷膜；最后将镀件放于C液中反应得到表面有硅烷膜-聚合物-氧化石墨烯复合钝化层的镀锌层镀件；该步骤首先将镀锌层镀件与含有硅烷偶联剂的A液进行反应，一方面硅烷分子依靠其烷氧基团水解后与金属表层相结合，同时硅烷分子之间通过Si-O-Si键合形成立体的网状钝化膜，将具有缓蚀作用的植酸、钼酸盐包裹在内部；但是单靠硅烷分子之间的网状结构无法承受腐蚀液的长期作用，因此另一方面硅烷偶联剂中活性基团含有的不饱和双键可以与B液中聚合物的碳碳双键进行反应，并形成碳碳单键，以共价键的方式与聚合物连接成稳定的结构，而聚合物层可以有效填补硅烷膜的空隙，增加其致密性和疏水性；最后聚合物表面裸露出的羟基能够与表面含有大量羧基的氧化石墨烯进行脱水酯化反应，将具有稳定六元环结构的氧化石墨烯复合在钝化层表面，最终制得的复合钝化层可以显著提升耐磨性和致密性。(3)将镀件放于还原性气氛中进行反应得到表面有硅烷膜-聚合物-石墨烯复合钝化层的镀锌层镀件。一方面该步骤能够改善以往钝化层不导电或导电性差的问题，可以根据实际需要对钝化层进行还原性气氛处理而得到表层为石墨烯的钝化层，石墨烯层同样具备氧化石墨烯的耐磨性和致密性，并且在还原后还可以提升自身的疏水性；另一方面由于本专利技术中石墨烯层与金属表面之间有着均匀致密的硅烷膜层和聚合物层起绝缘作用，避免了石墨烯与金属直接接触形成原电池而导致的金属层被刻蚀的问题。进一步的，所述硅烷偶联剂的烷氧基团可以是甲氧基、乙氧基、丙氧基其中一种或几种组合。进一步的，所述聚合物液体的单体中除至少含有一个羟基外，其余基团均为氢基或含碳量为1-10的烷基。该聚合物单体除至少含有一个需要进行反应的羟基外，其余基团均为疏水基团能够避免当石墨烯或氧化石墨烯层被破坏后的腐蚀液渗入问题，可以持续起到隔绝作用。进一步的，所述氧化石墨烯的含氧量在25at％以上。进一步的，所述氧化石墨烯的层数为3-10层，横向尺寸为1-4μm。进一步的，所述镀锌层镀件在A液中的反应温度为35-50℃，时间为1-5min。进一步的，所述镀锌层镀件在B液中的反应温度为70-90℃，时间为30-60min。进一步的，所述镀锌层镀件在C液中的反应温度为50-80℃，时间为3-10min。进一步的，所述搅拌的速度为300-2500r/min，时间为10-40min。进一步的，所述还原性气氛为氢气、一氧化碳或两者的混合物。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：(1)本专利技术通过碳碳双键之间相互反应的方式将硅烷膜层与聚合物层进行连接，聚合物层可以将硅烷膜层的空隙有效填充，提升了钝化层的均匀致密性；再通过酯化反应将聚合物层与氧化石墨烯层相结合，解决了现有技术中钝化层的稳定性差的问题。(2)本专利技术将氧化石墨烯复合在有机钝化层的外表面，一方面解决了氧化石墨烯与金属基底结合力差的问题，另一方面氧化石墨烯在最外层可以将自身的耐腐蚀性、致密性和结构稳定性有效的体现。(3)本专利技术可以根据实际使用的需要对氧化石墨烯层进行还原，从而提升钝化层的导电性和疏水性能。(4)本专利技术所使用的硅烷偶联剂、氧化石墨烯等材料来源广泛、价格便宜，制备工艺简单省时，具有广阔的应用前景。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一本专利技术提供一种用于镀锌层表面的无铬钝化方法包括以下步骤：(1)将植酸、钼酸盐和活性基团含有碳碳双键的硅烷偶联剂混合并搅拌均匀，所述植酸浓度为10mL/L，钼酸盐浓度为0.1g/L，硅烷偶联剂浓度为10mL/L，此为A液；配制单体至少含有两个碳碳双键和一个羟基的聚合物液体，所述聚合物是利用其中一个碳碳双键进行加聚反应而生成，此为B液；配制浓度为0.05wt％的氧化石墨烯分散液，此为C液；(2)将镀锌层镀件置于A液中反应形成具有缓蚀作用的硅烷膜；再将镀件置于B液中反应得到不饱和聚合物改性硅烷膜；最后将镀件放于C液中反应得到表面有硅烷膜-聚合物-氧化石墨烯复合钝化层的镀锌层镀件；(3)将镀件放于还原性气氛中进行反应得到表面有硅烷膜-聚合物-石墨烯复合钝化层的镀锌层镀件。其中所述硅烷偶联剂是乙烯基三乙氧基硅烷；所述聚合物液体为-[-CH2-C(CH2OH)(CHCH2)-]n-；所述氧化石墨烯的含氧量为50at％；所述氧化石墨烯的层数为3层，横向尺寸为1μm；所述镀锌层镀件在A液中的反应温度为35℃，时间为1min；所述镀锌层镀件在B液中的反应温度为70℃，时间为30min；所述镀锌层镀件在C液中的反应温度为50℃，时间为3min；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于镀锌层表面的无铬钝化方法，其特征在于包括以下步骤：/n(1)将植酸、钼酸盐和活性基团含有碳碳双键的硅烷偶联剂混合并搅拌均匀，所述植酸浓度为10-50mL/L，钼酸盐浓度为0.1-1.5g/L，硅烷偶联剂浓度为10-80mL/L，此为A液；配制单体至少含有两个碳碳双键和一个羟基的聚合物液体，所述聚合物是利用其中一个碳碳双键进行加聚反应而生成，此为B液；配制浓度为0.05-1wt％的氧化石墨烯分散液，此为C液；/n(2)将镀锌层镀件置于A液中反应形成具有缓蚀作用的硅烷膜；再将镀件置于B液中反应得到不饱和聚合物改性硅烷膜；最后将镀件放于C液中反应得到表面有硅烷膜-聚合物-氧化石墨烯复合钝化层的镀锌层镀件；/n(3)将镀件放于还原性气氛中进行反应得到表面有硅烷膜-聚合物-石墨烯复合钝化层的镀锌层镀件。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于镀锌层表面的无铬钝化方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将植酸、钼酸盐和活性基团含有碳碳双键的硅烷偶联剂混合并搅拌均匀，所述植酸浓度为10-50mL/L，钼酸盐浓度为0.1-1.5g/L，硅烷偶联剂浓度为10-80mL/L，此为A液；配制单体至少含有两个碳碳双键和一个羟基的聚合物液体，所述聚合物是利用其中一个碳碳双键进行加聚反应而生成，此为B液；配制浓度为0.05-1wt％的氧化石墨烯分散液，此为C液；
(2)将镀锌层镀件置于A液中反应形成具有缓蚀作用的硅烷膜；再将镀件置于B液中反应得到不饱和聚合物改性硅烷膜；最后将镀件放于C液中反应得到表面有硅烷膜-聚合物-氧化石墨烯复合钝化层的镀锌层镀件；
(3)将镀件放于还原性气氛中进行反应得到表面有硅烷膜-聚合物-石墨烯复合钝化层的镀锌层镀件。


2.根据权利要求1所述的一种用于镀锌层表面的无铬钝化方法，其特征在于：所述硅烷偶联剂的烷氧基团可以是甲氧基、乙氧基、丙氧基其中一种或几种组合。


3.根据权利要求1所述的一种用于镀锌层表面的无铬钝化方法，其特征在于：所述聚合物液体的单体中除至少含有一个羟基外，其余基团均为氢基或含碳量为1-10的烷基。

【专利技术属性】
技术研发人员：彭明喜，
申请(专利权)人：彭明喜，
类型：发明
国别省市：江苏;32