[发明专利]一种封闭处理液和透明耐腐蚀膜层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种封闭处理液及其制备方法，以及利用该封闭处理液制备的透明耐腐蚀膜层，该方法包括以下步骤：在含有有机溶剂与无机硫酸盐及表面活性剂的液体中，电解4‑6小时，得到含石墨烯片的基础封闭溶液；将纳米铝锆溶胶水溶液在合成反应装置中搅拌后，与上述制备的基础封闭溶液混合，形成高度分散的纳米溶胶封闭水溶液，然后将钝化零件置于该水溶液中进行封闭处理，然后烘干。本发明所提供的制备方法，其可使得电镀锌(或者电镀锌镍合金)汽车零部件的表面重量基本没有增加(膜层厚度只有50‑100纳米，透明)，镀层外观均匀。

技术领域

本发明属于电镀技术领域，具体涉及一种封闭处理液及其制备方法，以及利用该封闭处理液制备的具有低表面能、低摩擦系数的透明耐腐蚀膜层及其制备方法。

背景技术

汽车轻量化高强度钢铁零件，在镀锌、锌镍合金后，一般是三价铬钝化(蓝色、彩色等)处理，然后在进行封闭处理(国外安美特公司产品、国内市场一些产品)。但是，零件镀层表面不能保持稳定的低表面能(水接触角110°以上)和低的摩擦系数，很难满足汽车零部件电镀产品的要求。

有的文献采用镀锌或者镀锌镍后在零件镀层钝化表面通过浸二硫化钼、聚四氟乙烯等办法，来降低表面的摩擦系数，又可以提高表面的水接触角。但是这些电镀零件表面浸涂的二硫化钼、聚四氟乙烯膜层较厚(4-10μm)，实验结果表明，这种膜层的结合强度不高，容易脱落，使得表面膜层的寿命变短，反而降低了零件的使用寿命；且影响原来的镀锌或者镀锌镍合金钝化零件的表面外观质量(色泽、均匀性等)，膜层的均匀性也难以控制。还有的资料报道，在电镀零件钝化表面采用浸硅纳米乳液的方法，实现减摩润滑的目的，但是存在电镀零件表面减摩性能不稳定，不同区域有所差别，摩擦系数时常大于0.2，而且零件表面的水接触角达不到110°的性能指标要求。

而一些专利或者文章报道的，通过电镀后钝化封闭，提高镀层的耐腐蚀性能，尽管提出了具有一定的耐磨及润滑性能的要求，但是没有量化数据，也没有评价其不同区域的稳定性，对于目前的汽车零部件的电镀表面的其它性能(表面接触角、摩擦系数等)，也没有具体的考核指标。如加入粉体纳米级羟基石墨烯的溶液与硅溶胶、水溶性硅烷聚合物、有机硅消泡剂、有机硅流平剂和去离子水混合,得到一种改性封闭剂溶液。经三价铬本色或蓝色钝化的碱性或酸性锌镍合金镀层用它进行封闭后，中性盐雾试验600h无腐蚀。这里仍然是只关心镀层的耐腐蚀性能提高，没有关注汽车零部件的电镀表面的其它性能(表面接触角、摩擦系数等)。蒋建忠在2013年电镀与涂饰第10期的《镀锌层三价铬钝化及钝化膜的封闭处理》中，研究的是，乙烯基三甲基硅烷封闭处理对钝化膜表面形貌和耐蚀性的影响。即没有石墨烯，也只是提高镀层的耐腐蚀为目的。另在镀层封闭方面，如CN 106318200A公开了在水性复合封闭剂中添加石墨烯和硅溶胶，通过加入无机硅溶胶作为辅助成膜物质，在镀层表面形成一层致密膜，提高了镀层的抗腐蚀能力，氧化还原石墨烯为二维网络状结构，且与镀层间具有较强的结合力，能够使护镀层与外界环境隔绝，保护镀层不受腐蚀，还增加了封闭层的稳定性。CN 105670480A公开了锌镍合金镀层及镀锌层纳米改性封闭剂，包括纳米聚四氟乙烯和纳米二氧化硅溶胶作填料，实现密封性，提高耐腐蚀性。CN 108611631A公开了直接在钝化液中添加硅溶胶和石墨烯，镀锌钢板表面形成钝化层。但上述该些专利使用的石墨烯是粉体或者浆料，然后与硅溶胶混合，但是其都需要解决石墨烯加入溶胶的分散问题，因为在分散石墨烯的工序中容易出现分散不均匀的问题，而分散不均匀则往往会导致封闭镀层的效果也不均匀，耐腐蚀性能也不能有效提高。

因此，关注镀锌(或者镀锌镍合金)表面的耐腐蚀性能之外的摩擦磨损、低表面能等性能是汽车轻量化电镀零件的应用需求，也非常重要。本发明要解决的技术问题是在镀锌(或者镀锌镍合金)表面得到保护膜层，提高耐腐蚀性能、降低表面摩擦系数、降低表面能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种封闭处理液及其制备方法，以及利用该封闭处理液制备的具有低表面能、低摩擦系数的透明耐腐蚀膜层及其制备方法，以在镀锌(或者镀锌镍合金)表面得到保护膜层，提高耐腐蚀性能、降低表面摩擦系数、降低表面能。