[发明专利]表面处理液及其制备方法、超疏水耐腐蚀复合转化膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种表面处理液及其制备方法、超疏水耐腐蚀复合转化膜及其制备方法。所述表面处理液的制备方法包括以下步骤：混合纳米粒子、第一铈盐和水，制备纳米改性液；混合纳米改性液、硅烷和溶剂，水解，制备硅烷水解液；混合第二铈盐、双氧水和水，制备钝化液；混合硅烷水解液和钝化液。用其制备方法制得的表面处理液处理锌后，可一步法在锌表面形成超疏水复合转化膜工艺简单，成本低廉。并能够有效改善复合转化膜的致密性，解决其易开裂问题，还能提高膜层的腐蚀性。

技术领域

本发明涉及金属膜材料技术领域，特别是涉及表面处理液及其制备方法、超疏水耐腐蚀复合转化膜及其制备方法。

背景技术

由于锌的氧化产物能形成致密的防护层，具有良好的耐蚀性能，使锌在工业上有着广泛的使用。但锌或镀锌件在存储或运输过程中容易产生白锈，影响了锌或者镀锌件的外观及质量。

为减少锌表面白锈的产生，传统的处理方法是对锌层表面进行铬酸盐钝化，但是铬酸盐中的六价铬离子对人体和自然环境有着严重的危害，已经逐渐遭到了禁用。铈盐钝化处理由于其无毒性、无污染、耐蚀性较好、操作简便等优点已经成为了无铬钝化技术中的热点。但是单一的铈盐钝化膜存在着不够均匀致密、容易开裂等问题，使得单一铈盐膜的性能提升受到限制。

因此，金属表面超疏水铈盐转化膜进入人们视野，超疏水表面是指水接触角大于150°，滚动角小于10°的表面。超疏水表面因其在自清洁、减阻、耐腐蚀、防水、防污和抗冻等方面所表现出的优异性能，已经得到了国内外学者的广泛关注。就耐蚀性能而言，超疏水表面由于超疏水性所捕获的空气层的存在，能使得腐蚀介质与表面接触面积达到最小，起到隔绝保护的作用，同时还能有效抑制基体和介质的电子转移而减缓腐蚀反应的发生，从而有效提高膜层的耐蚀性能。

目前，金属表面超疏水铈盐转化膜的制备方法主要为两步法。第一步主要对金属表面构造粗糙结构，第二步对粗糙结构进行低表面能改性。如专利201711024427.5采用先对锌层进行磷化，然后对磷化膜进行铈盐粗糙化，最后低表面能改性，得到耐腐蚀性良好的超疏水膜层。两步法制备超疏水膜层较为繁琐。同时，研究者也研究了一步法制备铈盐疏水或超疏水膜层，Lei等[DOI 10.1002/sia.5734]采用铈盐和双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物为原料，通过一步浸渍法在铝制备得到疏水膜层，但其疏水角为112.9°未达到超疏水状态。Zuo等[DOI 10.1016/S1003-6326(14)63215-5]也采用了铈盐和双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物为原料，并使用了ZrO₂粒子的改性，但疏水角也只有102.5°，同样没达到超疏水状态。专利201910749444.8采用硝酸铈和石墨烯为制造粗糙的原料，采用月桂酸为低表面能改性剂，通过一步法在铝合金表面制备了超疏水和自清洁功能的铈盐膜层，但是该制备方法为电沉积法。此外，专利201510749765.X也采用类似的原料和类似的方法在镁合金表面制备得到超疏水的铈盐膜层，其制备方法也为电沉积法，电沉积法制备操作较为复杂。

发明内容

基于此，本发明提供一种表面处理液的制备方法。用其制备方法制得的表面处理液处理锌后，可一步法在锌表面形成超疏水复合转化膜工艺简单，成本低廉。并能够有效改善复合转化膜的致密性，解决其易开裂问题，还能提高膜层的腐蚀性。

所述表面处理液的制备方法包括以下步骤：

混合纳米粒子、第一铈盐和水，制备纳米改性液；

混合纳米改性液、硅烷和溶剂，水解，制备硅烷水解液；

混合第二铈盐、双氧水和水，制备钝化液；

混合硅烷水解液和钝化液。

在其中一个优选的实施例中，所述纳米粒子为二氧化铈。

在其中一个优选的实施例中，所述第一铈盐和第二铈盐分别独立地选自硝酸铈和氯化铈中的至少一种。