[发明专利]一种金属表面缓蚀剂的负载方法及用途

说明书

技术领域

   本发明涉及金属防护方法，尤其涉及一种金属表面缓蚀剂的负载方法及用途。

背景技术

众所周知，在自然界中，除了少量贵重惰性金属（金、铂等）外，其余绝大多数金属及其合金在自然条件下都易发生腐蚀，在使用之前一般都要经过防护处理以提高其耐蚀性能，延长使用寿命。目前工业中最常用的金属防护手段是涂覆防护性的薄膜，如有机聚合物涂层及近年来兴起的硅烷薄膜。为了进一步延长上述膜层的防护作用，常在防护层中添加入金属的缓蚀剂。如Vignesh Palanivel（Progress in Organic Coatings，2005，53（2），pp 153-168）发现在硅烷膜加入TTA、BTA、铈盐等缓蚀剂后，发现缓蚀剂对膜层有修补作用。在此基础之上，德国Dimitriya Borisova小组（ACS Nano，2011，5（3），pp 1939-1946）采用多孔SiO₂纳米颗粒作为缓蚀剂的“存储器”，先吸附BTA后，再分散加入到SiO₂ / ZrO₂涂层中，用来防护Al基体，结果显示当基体遭到腐蚀时，BTA会从SiO₂中释放出来，用来修复腐蚀部位。然而在上述方法中，缓蚀剂是直接掺杂入防护层中的，一则难以确保掺杂的均匀性，二则掺杂入的缓蚀剂的量有限，所提供的缓蚀效果并不明显。

本发明针对上述不足之处，先采用电沉积方法在金属基体上沉积上一层惰性多孔的氧化物层，用它来吸附负载缓蚀剂，然后再在其表面覆盖防护层。当基体遭受腐蚀时，本发明的纳米氧化物薄膜能将缓蚀剂释放出来，对基体起到保护作用；与金属基体表面直接吸附缓蚀剂相比，纳米氧化物层能负载更多的缓蚀剂，能更好地保护金属基体；而且与防护层中直接掺杂缓蚀剂相比，本发明中的缓蚀剂负载量可以更高，并且由于缓蚀剂所在的空间位置紧挨在金属表面上，更能发挥其防护功效。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种金属表面缓蚀剂的负载方法及用途。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

金属表面缓蚀剂的负载方法包括如下步骤：

1)金属基体依次经80、120、400号静电植砂，14号金相砂纸机械打磨后，放入30～60℃除油液中除油1～10min，再在30～60℃超声5～15min，最后依次用自来水，去离子水清洗后，快速用热风吹干，在干燥箱中放置5～24h待用；

2)前躯体溶液配制：加入50～100mL无水乙醇、50～100mL水、1～10mL 前躯体，HCl调pH至2.0～6.0，室温下搅拌2～48h，待用；

3)在三电极槽中加入配好的前躯体溶液，以金属基体作为工作电极，Ag/AgCl作为参比电极，铂为对电极，控制电位在-0.5～-2.0V，沉积时间为30s～600s，用去离子水冲洗后40～150℃烘干，得到纳米氧化物膜；

4)将纳米氧化物膜浸入含缓蚀剂的醇/水溶液中，吸附10s～12h后再取出，40～100℃烘干，得到负载了缓蚀剂的防护底层；

5)在负载了缓蚀剂的防护底层上浸涂、滴涂、旋涂或刷涂防护层，溶剂蒸发后在40～150℃下固化0.5～1h，得到防护层覆盖的负载缓蚀剂的防护膜体系。

所述的除油液的组成为：碳酸钠8g/L、硅酸钠5g/L、多聚磷酸钠8g/L，十二烷基磺酸钠1g/L、烷基酚聚氧乙烯醚5mL/L。

所述的含缓蚀剂的醇/水溶液的组成为：去离子水1～100mL、无水乙醇5～150mL、缓蚀剂1～10g。

所述的缓蚀剂为苯骈三氮唑，苯并咪唑化合物，硫脲，三苄基胺，四丁基硫酸盐，乌洛托品，氮苯化合物，有机膦化合物；

所述的纳米氧化物膜为SiO₂、TiO₂、ZrO₂、PbO₂、SnO₂、Co₂O₃、CuO、ZnO膜。

所述的前躯体为：硅酸烷基酯、钛酸烷基酯、锆酸烷基酯、乙酸铅、锡酸烷基酯、Co (acac)₂ 、Cu (acac)₂ 或Zn (acac)₂。

所述的防护层为：有机硅烷膜、有机/无机杂化的复合sol-gel薄膜或有机涂层。

所述的金属基体为碳钢、镀锌钢、冷轧钢、铝、锌、铜、镁或锡及其合金。