金属表面微纳陶瓷复合膜处理剂

金属表面微纳陶瓷复合膜处理剂磷化工艺是应用非常广泛的金属涂装前处理技术，保护效果显著，但该工艺严重污染环境，对人体健康有害，其应用已逐渐受到限制。现在金属表面处理领域出现的硅烷技术已引起越来越多的关注。硅烷技术具有环保、涂层结合力强等优点，有望取代传统的磷化工艺。对此，国内某企业研制出HQ2000/8金属表面微纳陶瓷复合膜处理剂。1主成膜剂的选择与应用传统的硅烷处理法都是采用两步法完成的，但由于这两类硅垸水解的pH值不同，所以实际操作起来很不方便。针对上述问题，研究人员特别开发出一种复合型超支化硅烷偶联剂BTPS，利用该硅烷偶联剂处理金属表面可一次性制备两类性质硅烷膜，该膜既有一定的耐蚀性，又与有机涂层有较好的结合力。研究人员通过试验发现，处理剂中BTPS用量必须适宜，太少成膜性差，不能形成理想的膜。当处理液中BTPS含量过低时(＜65g/L)，无法在钢铁表面形成致密的硅烷膜，若超过某一上限(＞90g/L)，处理液不稳定且继续增加其含量对硅烷膜的生成没有进一步的帮助。2水解促进剂及溶液pH值对BTPS稳定性的影响研究人员用水解促进剂调节溶液的pH值，并以溶液浑浊为标准确定稳定时间。通过试验和研究，研究人员最终确定了pH值为7.7±0.5，pH值调节剂比例为0.5～0.89/L。此时体系中水解速度较大、缩合速度较小，以最大限度地促进硅烷偶联剂的水解，进而促进其成膜效果。3稳定添加剂的研究由于硅羟基之间和硅羟基与硅烷氧基之间存在缩合反应，不利于硅醇的存在，为此考虑使用添加剂。最先考虑采用简单的无机盐类强酸弱碱盐和强碱弱酸盐进行试验，较不加无机盐的硅烷溶液稳定时间缩短。酚类化合物作为一种常用的链转移型阻聚剂及缓蚀剂，能够有效地抑制自由基型聚合反应的发生。分析认为，酚类化合物能吸收体系中的氢原子，减少氯离子的数量，降低了氢离子与硅羟基反应的机会，抑制了水解的进行，因此酚类化合物不适宜作稳定添加剂。多元醇作为一种多羟基化合物在体系中并不参加反应，可以形成大量的氢键。由于氢键的存在，溶液中的硅酸能够比较稳定的存在。这种硅醇羟基发生缩合反应的几率就大大降低了。试验结果亦证明，加了丙三醇的体系稳定时间较未加前有一定提高。4辅助成膜物质的研究有机硅烷膜与磷化膜相比主要有以下缺陷：一是硅烷膜相比磷化膜(2μm)较薄(600nm～800nm)，这限制了提供长时间腐蚀保护的能力；二是硅烷膜不具有磷化膜的自愈能力。针对以上缺陷可以通过改进的硅烷膜，达到等效或优于磷化膜的目的。研究人员通过添加极细小颗粒如水分散性二氧化硅和氟化物来增加硅烷膜的厚度，以提高腐蚀保护和机械特性，使其具有自修复性能。5工艺配方参数的优化和确定由于该处理剂设计的工艺参数指标可用范围较大，各组分用量配比随机性多，因此，需严格控制处理剂中各种组分浓度。若组分浓度低，则处理效果差；若组分浓度高，则出现处理液易浑浊、不稳定等缺陷。为寻找多个工艺参数的最佳配比，研究人员采取了正交试验法对工艺配方进行优化。处理剂配方如下：BTPS65～90g/L辅助成膜剂200～240g/L水解促进剂0.5～0.89/LSM适量多元醇适量