[发明专利]一种在超低碳钢表面制备超疏水膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在超低碳钢表面制备超疏水膜的方法，属于表面处理技术领域。

背景技术

目前，所知的超低碳钢是一种新型的汽车用钢板，其特点是在超低碳钢中加入适量合金元素使之与钢中间隙原子(C、N)形成稳定的化合物，尽可能地降低钢中间隙固溶原子含量。这种钢具有屈服强度低、无应变时效，延伸率大、塑性应变比高等其他优良特性。超低碳钢是一种具有高附加值和良好深冲性能的钢种,是目前冲压性能最优异的汽车用钢板，已被广泛用于汽车、易拉罐等产品的制造业。但是，由于IF在储存以及运输过程中，经常由于与空气中接触，导致表面经常出现锈蚀的现象。而用户对钢铁产品的质量要求越来越高，对于冷轧板的耐蚀性，其锈蚀现象尤为突出，直接影响了材料的使用和增大了用户的处理成本。

目前国内外针对超低碳钢的生产和使用现状，一般均采取对生产出的超低碳钢采用一定后处理的方式来降低其腐蚀。例如：现在有的采取对钢材表面进行一定浓度的酸洗处理，最后达到延缓腐蚀的目的，但缺点也是非常明显的，成本比较高、废液难以处理等等。另外，有的公司采取对钢材进行一定的镀镍处理，这样也大量增加成本。而且前两者的处理方式都要对现有的生产线进行一定的改动，这样无形当中就会增加生产线的成本以及扩大现有的生产线占有的场地，而在现实生产中改动生产线及扩大场地都是非常困难的。涂油、保持干燥等成熟的方法，已经使用。但是涂油处理对于钢材的应用有一定的限制，比如在进行生产以前要脱脂等清洗处理，增加了成本以及污染。

以上的措施不但大量增加厂方的成本及其改进工序，而且效果均不理想。又有提出退火后轻微酸处理。但由于生产线运行速度等问题，酸洗的时间一般较长，所以应用也较为困难。

金属表面具有较高的表面自由能，是典型的固有亲水性材料。几乎所有的液体都能很容易地在金属表面铺展，并润湿金属表面。固体表面的润湿性取决于它的化学组成(或表面自由能)和几何微细结构(或表面粗糙度)。金属超疏水表面的制备通常需要在金属基体上构建粗糙结构，并使用低表面能材料(例如各种含氟有机物)对粗糙表面进行表面化学修饰以降低金属材料的表面自由能。目前常见的的方法包括：(1)刻蚀法(2)层层自组装(3)溶胶凝胶法,(4)化学气相沉积法(5)紫外光固化法(6)有机高分子相分离法(7)静电纺丝在制备微米到纳米尺度的聚合物纤维上，是一种简单和灵活的方法，但是相对于超低碳钢表面，有机物化学修饰层的热稳定性和机械稳定性差，在极端恶劣的环境中容易受到破坏，进而造成金属表面超疏水性的丧失。此外，过度的处理还会影响材料本身的后续处理，比如表面的涂饰性能等。目前超疏水在超低碳钢表面的处理，成本高，研究不够系统，很难应用到实际工业中。

发明内容

为了克服现有处理技术成本比较大，而且污染比较大、生产线不易改动等不足，本发明的目的在于提供一种简单、设备投资较少，具有较高沉积效率和较低的生产费用的制备方法。另外还可以节约大量的处理成本，无污染。

本发明提供一种提高超低碳钢(C≤0.08；Si≤0.03；Mn≤0.40；P≤0.025；S≤0.020；AI≤0.070；Ti≤0.20，其余的成分为Fe)表面耐蚀性的新方法。本发明采用复合溶液与含有疏水基团的溶液相配合，使复合溶液有效成分在基体表面进行反应沉积；并含有疏水基团的溶液在基体表面形成一定的疏水层，最终在表面形成疏水效果。本发明通过上述化学反应等方法实现在基体表面形成一定的磷化层以及疏水表面，具有自清洁和防腐等性能，在汽车工业和电器工业中有广泛的应用，如汽车板表面的防腐性、家电面板的耐蚀性、不粘性，尤其是能比较有效的提高被处理基体的耐蚀时间而对表面无任何影响。

一种在超低碳钢表面制备超疏水膜的方法，所述方法首先通过化学沉积法在超低碳钢基体的表面沉积磷化层，使超低碳钢基体的表面沉积磷化层，使超低碳钢基体表面的表面粗糙度达到1.7～2.6μm；然后利用具有12以上碳原子的饱和脂肪酸对表面沉积有磷化层的超低碳钢基体进行疏水性改性。

本发明所述“超低碳钢”特指由如下组分组成的超低碳钢：C≤0.08；Si≤0.03；Mn≤0.40；P≤0.025；S≤0.020；AI≤0.070；Ti≤0.20，其余的成分为Fe。

本发明所有技术方案中，优选所述具有12以上碳原子的饱和脂肪酸为C12～C18的饱和脂肪酸。进一步地，优选所述具有12以上碳原子的饱和脂肪酸为硬脂酸、月桂酸、十四烷酸或软脂酸。

本发明所有述技术方案中，优选所述方法首先通过化学沉积法在超低碳钢基体的表面沉积磷化层，使超低碳钢基体表面的表面粗糙度达到1.872～2.436μm。