一种在锌基镀层表面构筑超疏水耐蚀膜层的方法技术

本发明专利技术公开了一种在锌基镀层表面构筑超疏水耐蚀膜层的方法，其包括以下步骤：1)将锌盐、钙盐、磷酸、硝酸钠和钼酸钠加水分散，再调节pH值至2.0～4.0，得到锌钙系磷化液；2)将含锌基镀层的基材浸入锌钙系磷化液中进行表面磷化处理，得到含锌钙磷化膜的基材；3)将含锌钙磷化膜的基材浸入低表面能改性剂溶液中进行表面改性处理，即得含超疏水耐蚀膜层的基材。本发明专利技术可以通过简单、低成本、环保的方法在锌基镀层表面构筑耐蚀性持久且优良的超疏水耐蚀膜层，该超疏水耐蚀膜层即使发生损伤或破坏后仍能提供有效的防腐蚀保护能力。坏后仍能提供有效的防腐蚀保护能力。坏后仍能提供有效的防腐蚀保护能力。

【技术实现步骤摘要】
一种在锌基镀层表面构筑超疏水耐蚀膜层的方法


[0001]本专利技术涉及金属防腐
，具体涉及一种在锌基镀层表面构筑超疏水耐蚀膜层的方法。

技术介绍

[0002]目前，工业上常采用电镀及热浸镀的方式将锌及其合金沉积或冶金结合在钢铁表面(锌的电位比铁的电位更负)，通过锌的牺牲阳极作用来保护基材。然而，由于锌的性质活泼，锌基镀层在潮湿环境中易发生腐蚀形成白色的腐蚀产物，不仅会影响美观，而且还会影响其使用性能，严重的甚至还会带来巨大的经济损失。
[0003]锌基镀层表面通常需要进行钝化处理来防止其出现锈蚀，现有的钝化处理方法主要包括以下两种：1)采用铬酸盐钝化形成铬/基体金属混合膜层，该膜层的耐蚀性好，且铬酸盐钝化的成本较低、工艺简单，在工业上得到广泛应用，但由于六价铬具有极强的致癌性和环境危害性，近年来其使用受到了严格限制；2)采用磷化处理工艺来提高基体的耐腐蚀性，磷化处理的工艺大致如下：喷砂
→
清理
→
预脱脂
→
脱脂
→
水洗
→
表调
→
磷化
→
水洗，该工艺需要消耗大量的能源和水资源，且磷化液大多含有锰、镍等重金属元素，形成的磷化膜通常较薄，耐蚀性差。综上可知，现有的锌基镀层表面钝化处理方法均难以完全满足实际应用要求。
[0004]因此，开发一种在锌基镀层表面构筑超疏水耐蚀膜层的方法具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种在锌基镀层表面构筑超疏水耐蚀膜层的方法。
[0006]本专利技术所采取的技术方案是：
[0007]一种在锌基镀层表面构筑超疏水耐蚀膜层的方法包括以下步骤：
[0008]1)将锌盐、钙盐、磷酸、硝酸钠和钼酸钠加水分散，再调节pH值至2.0～4.0，得到锌钙系磷化液；
[0009]2)将含锌基镀层的基材浸入锌钙系磷化液中进行表面磷化处理，得到含锌钙磷化膜的基材；
[0010]3)将含锌钙磷化膜的基材浸入低表面能改性剂溶液中进行表面改性处理，即得含超疏水耐蚀膜层的基材。
[0011]优选的，步骤1)所述锌盐为氧化锌、硝酸锌、磷酸二氢锌中的至少一种。
[0012]优选的，步骤1)所述钙盐为氧化钙、硝酸钙、磷酸二氢钙中的至少一种。
[0013]优选的，步骤1)所述锌钙系磷化液中的锌盐的浓度为1g/L～5g/L，钙盐的浓度为10g/L～50g/L，磷酸的浓度为5mL/L～20mL/L，硝酸钠的浓度为10g/L～30g/L，钼酸钠的浓度为0.1g/L～1.0g/L。
[0014]优选的，步骤2)所述含锌基镀层的基材中的锌基镀层为热镀锌层、锌合金镀层、电
镀锌层中的一种。
[0015]优选的，步骤2)所述表面磷化处理在30℃～60℃下进行，处理时间为5min～30min。
[0016]优选的，步骤3)所述低表面能改性剂溶液中的低表面能改性剂为正十八烷基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷中的至少一种。
[0017]优选的，步骤3)所述低表面能改性剂溶液中的溶剂为乙醇。
[0018]优选的，步骤3)所述低表面能改性剂溶液的质量分数为0.1％～10％。
[0019]优选的，步骤3)所述表面改性处理在30℃～60℃下进行，处理时间为1h～4h。
[0020]优选的，步骤3)所述含超疏水耐蚀膜层的基材中的超疏水耐蚀膜层的厚度为8μm～30μm。
[0021]进一步优选的，步骤3)所述含超疏水耐蚀膜层的基材中的超疏水耐蚀膜层的厚度为8μm～15μm。
[0022]本专利技术的有益效果是：本专利技术可以通过简单、低成本、环保的方法在锌基镀层表面构筑耐蚀性持久且优良的超疏水耐蚀膜层，该超疏水耐蚀膜层即使发生损伤或破坏后仍能提供有效的防腐蚀保护能力。
[0023]具体来说：
[0024]1)本专利技术采用的锌钙系磷化液具有配方简单、环境友好、制备方法简单等优点，且其制备过程安全可控；
[0025]2)本专利技术中的表面磷化处理工艺无需表面调整，缩减了工序，且节省了表面调整工序所需消耗的大量水资源；
[0026]3)本专利技术中进行表面磷化处理得到的锌钙磷化膜的微观形貌呈球状晶粒，且表面具有纳米突触结构和少量的针状晶粒，结构致密均匀，具有优异的耐腐蚀性能，即使超疏水耐蚀膜层发生损伤或破坏后仍能提供有效的防腐蚀保护能力；
[0027]4)本专利技术中进行表面磷化处理得到的锌钙磷化膜具有微/纳粗糙结构，在进行低表面能改性后可以改变锌基镀层的润湿特性(由亲水转变为超疏水)，耐腐蚀性能进一步提升。
附图说明
[0028]图1为实施例1中的含超疏水耐蚀膜层的基材的SEM图。
[0029]图2为实施例1中的含超疏水耐蚀膜层的基材的水接触角测试液滴形貌图。
[0030]图3为实施例1中的含超疏水耐蚀膜层的基材的EIS图。
具体实施方式
[0031]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的解释和说明。
[0032]实施例1：
[0033]一种在锌基镀层表面构筑超疏水耐蚀膜层的方法，其包括以下步骤：
[0034]1)将氧化锌、硝酸钙、磷酸、硝酸钠和钼酸钠加水分散，再调节pH值至2.5，得到氧化锌的浓度为1.2g/L、硝酸钙的浓度为20g/L、磷酸的浓度为11mL/L、硝酸钠的浓度为15g/L、钼酸钠的浓度为0.1g/L的锌钙系磷化液；
[0035]2)将含热镀锌层的基材浸入锌钙系磷化液中45℃浸泡25min，晾干，得到含锌钙磷化膜的基材；
[0036]3)将含锌钙磷化膜的基材浸入质量分数为5％的正十八烷基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中45℃浸泡3h，再取出120℃烘30min，即得含超疏水耐蚀膜层的基材(超疏水耐蚀膜层的厚度为9.2μm～10.3μm)。
[0037]性能测试：
[0038]本实施例中的含超疏水耐蚀膜层的基材的扫描电镜(SEM)图如图1所示，水接触角测试液滴形貌图如图2所示，交流阻抗谱(EIS)图如图3所示。
[0039]由图1可知：超疏水耐蚀膜层由球粒状晶粒与层片状晶粒共同组成，且在球粒状表面具有纳米突触，形成了微米/纳米结构。
[0040]由图2可知：超疏水耐蚀膜层表面具有超疏水性能。
[0041]由图3可知：超疏水耐蚀膜层的EIS谱图由高频和低频两个容抗弧组成，具有较高的阻抗模值。
[0042]实施例2：
[0043]一种在锌基镀层表面构筑超疏水耐蚀膜层的方法，其包括以下步骤：
[0044]1)将氧化锌、硝酸钙、磷酸、硝酸钠和钼酸钠加水分散，再调节pH值至3.0，得到氧化锌的浓度为2.4g/L、硝酸钙的浓度为40g/L、磷酸的浓度为15mL/L、硝酸钠的浓度为25g/L、钼酸钠的浓度为0.5g/L的锌钙系磷化液；
[0045]2)将含热镀锌层的基材浸入锌钙系磷化液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在锌基镀层表面构筑超疏水耐蚀膜层的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将锌盐、钙盐、磷酸、硝酸钠和钼酸钠加水分散，再调节pH值至2.0～4.0，得到锌钙系磷化液；2)将含锌基镀层的基材浸入锌钙系磷化液中进行表面磷化处理，得到含锌钙磷化膜的基材；3)将含锌钙磷化膜的基材浸入低表面能改性剂溶液中进行表面改性处理，即得含超疏水耐蚀膜层的基材。2.根据权利要求1所述的在锌基镀层表面构筑超疏水耐蚀膜层的方法，其特征在于：步骤1)所述锌盐为氧化锌、硝酸锌、磷酸二氢锌中的至少一种；步骤1)所述钙盐为氧化钙、硝酸钙、磷酸二氢钙中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的在锌基镀层表面构筑超疏水耐蚀膜层的方法，其特征在于：步骤1)所述锌钙系磷化液中的锌盐的浓度为1g/L～5g/L，钙盐的浓度为10g/L～50g/L，磷酸的浓度为5mL/L～20mL/L，硝酸钠的浓度为10g/L～30g/L，钼酸钠的浓度为0.1g/L～1.0g/L。4.根据权利要求1所述的在锌基镀层表面构筑超疏水耐蚀膜层的方法，其特征在于：步骤2)所述含锌基镀层的基材中的锌基镀层为热镀锌层、锌合金镀层...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔纲，张国良，张景文，车淳山，赖德林，万先兰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：