[发明专利]金属阴极电泳涂装前硅烷-锆盐转化处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面处理领域，具体涉及一种金属阴极电泳涂装前硅烷-锆盐转化处理工艺。

背景技术

在金属表面处理中，基体表面处理质量好坏直接影响涂层的附着力、外观及耐腐蚀等性能。传统的磷酸盐转化和铬酸盐钝化表面处理技术虽然可以获得良好的效果，但处理过程中排除的废液中含有锌、锰、镍、铬等重金属离子和亚硝酸盐等致癌物质，对环境污染非常严重。而金属表面硅烷-锆盐转化处理技术由于不涉及危险环境的物质，生产工艺能耗低、技术应用领域广泛，被认为有望取代磷酸盐转化处理和铬酸盐钝化处理，是金属表面前处理的最新发展方向。

硅烷-锆盐转化处理时以有机硅烷-锆盐水溶液为主要成分对金属材料进行表面处理的过程。硅烷-锆盐转化处理与传统磷化相比具有以下多个优点：无有害重金属离子，不含磷，无需加热。硅烷-锆盐转化处理时间短，控制简便。处理步骤少，可省去表调工序。

金属表面硅烷-锆盐转化处理具有广阔的应用前景，但现有技术所成的锆盐转化膜存在抗腐蚀性能不强、成膜不均匀、不具备“自修复”性能或者“自修复”性能差等缺陷，限制了其发展。

在阴极电泳涂装时，对预处理膜层的各项指标要求更加严格，如耐碱性能要求，因为电泳过程中的碱性增强会破坏锆盐转化膜层，导致基体表面微观结构发生变化，严重影响整体涂层的性能。

发明内容

根据现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种金属阴极电泳涂装前硅烷-锆盐转化处理工艺，采用阴极电泳涂装前硅烷-锆盐转化处理技术所得到的杂化膜，与单纯的锆盐转化膜相比，其耐腐蚀性能特别是耐碱性能大大提高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种金属阴极电泳涂装前硅烷-锆盐转化处理工艺，其特点在于：采用阴极电泳涂装前硅烷-锆盐转化处理技术，即通过硅烷转化处理技术与锆盐转化技术成功融合，使得硅烷与锆盐转化膜杂化，在金属表面形成硅烷-锆盐转化杂化膜，具体步骤如下：

(1)首先将金属材料表面进行脱脂处理；

(2)将脱脂处理的金属材料进行两次水洗；

(3)将水洗后的金属材料再次去离子水洗；

(4)将步骤(3)水洗后的金属材料放入盛有锆盐转化剂的转化液槽里浸渍，进行锆盐转化处理，浸泡完成后，在金属材料表面得到硅烷-锆盐转化杂化膜，浸泡时间2-4min，浸泡温度为室温～50℃，纯水洗电导率＜20μm/cm；

(5)将锆盐转化处理后的金属材料在50-100℃下烘干固化0.5-1h。

本发明所述的锆盐转化剂为硅烷-锆盐转化处理剂，其每升处理剂的组成原料各组分的重量为：硅烷偶联剂KH 460 20-50g、无水乙醇20-40g、氟锆酸10-30g、氟化钠3-5g、乙二胺四乙酸钠0.1-0.4g和三乙醇胺水杨酸盐5-10g。

本发明所述的硅烷锆盐转化处理剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将乙醇加入去离子水中搅拌均匀；

(2)将硅烷偶联剂KH-460加入步骤(1)配制好的乙醇溶液中，搅拌均匀，并调节溶液的pH＝4-6，制得溶液1；

(3)将氟锆酸和氟化钠溶解到去离子水中，并搅拌均匀，制得溶液2；

(4)将溶液1与溶液2混合，加入三乙醇胺水杨酸盐和乙二胺四乙酸二钠，充分搅拌并定容，最后调节溶液的pH＝3-5；

(5)混合溶液室温下静置水解24小时，即可。

本发明的有益效果：

采用本发明方法对金属阴极材料进行硅烷-锆盐转化处理后，在金属表面形成硅烷-锆盐转化杂化膜，该杂化膜具有以下优点：

1、该杂化膜较之单纯的锆盐转化膜，其耐腐蚀性能特别是耐碱性能大大提高，从而有效地保证在电泳过程碱性环境下锆盐转化膜的完整性，进而保证涂料与基体的附着力；

2、该杂化膜膜层(＜100nm)明显小于常规阴极电泳磷化膜(2～3μm)，因此电阻较小，使电泳涂装时电沉积的效率增加；

3、该杂化膜致密均匀，电泳涂装时导电能力、电场强度一致，能够得到均匀的电沉积膜；

因此，本发明工艺可以从根本上改善现有锆盐转化处理技术的不足，即通过硅烷化处理技术与锆盐转化技术成功融合，使得硅烷与锆盐转化膜杂化，在金属表面形成硅烷锆盐转化杂化膜，从而能够更好的应用于阴极电泳涂装前处理。

附图说明

图1为实施例1中的产品表面图像；

图2为实施例2中的产品表面图像；

图3为实施例3中的产品表面图像；

图4为用划痕法测试产品结合力的图像；