專利名稱：用硅烷偶聯(lián)劑Si-69對(duì)Q345鋼表面進(jìn)行耐海水腐蝕處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硅烷偶聯(lián)劑Si-69對(duì)Q345鋼表面進(jìn)行耐海水腐蝕處理的方法，屬碳鋼表面改性技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
金屬基體表面處理對(duì)涂層性能起著非常重要的作用，底材表面處理質(zhì)量好壞，不僅決定著工件表面能否涂裝，而且也極大地影響著涂層的附著力、外觀耐濕性及耐腐蝕性等性能。在傳統(tǒng)的金屬表面預(yù)處理工藝中，應(yīng)用最為廣泛的是磷酸鹽轉(zhuǎn)化(磷化)與鉻酸鹽鈍化處理。然而由于高價(jià)鉻離子有很強(qiáng)的毒性、磷酸鹽則是水體富營(yíng)養(yǎng)化的元兇之一，這兩種方法都會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染，危害人類的身體健康。目前世界各國(guó)的科學(xué)家們正在尋找和開(kāi)發(fā)對(duì)環(huán)境友好的表面預(yù)處理技術(shù)，其中硅烷化處理與稀土轉(zhuǎn)化膜處理被認(rèn)為是最具有發(fā)展?jié)摿Φ?。但是?shí)際應(yīng)用中稀土轉(zhuǎn)化膜技術(shù)因工藝較為復(fù)雜受到限制，而環(huán)境友好的、處理工藝簡(jiǎn)單且防護(hù)效果好的硅烷化處理越來(lái)越受到重視。金屬表面硅烷化成膜方法主要有完全浸漬法和電沉積法，最近又有學(xué)者提出了復(fù)合硅烷膜技術(shù)。一般來(lái)說(shuō)，金屬表面鈍化膜的耐蝕性能與膜層厚度有關(guān)，膜層越厚，耐蝕性能越好，但膜層越厚，裂紋就越容易產(chǎn)生，又使得膜層的耐蝕性能降低。本發(fā)明研究過(guò)程中，主要采用完全浸漬法在Q345鋼表面形成硅烷成膜，其工藝流程較為簡(jiǎn)單，方法為配制一定濃度(硅烷、水、乙醇的比例)的硅烷溶液，在一定溫度下水解一段時(shí)間后即可用于金屬表面處理，處理時(shí)將金屬片投入硅烷溶液，數(shù)秒后取出，然后再吹干、固化。金屬表面的成膜工藝條件對(duì)硅烷膜的防腐性能具有重要影響，硅烷種類、濃度、PH值、水解時(shí)間與溫度， 以及固化溫度與時(shí)間等都是影響金屬表面硅烷化處理效果的主要因素。目前，文獻(xiàn)報(bào)道中所構(gòu)造硅烷自組裝膜存在成膜不完整，成膜過(guò)程中容易形成倒吸附現(xiàn)象，膜層與基體結(jié)合不牢等缺點(diǎn)。本發(fā)明的目的是克服前人在研究硅烷成膜過(guò)程中所遇到的問(wèn)題，研究各種主要因素對(duì)Si-69在Q345鋼表面成膜后耐蝕性的影響，提供一種在Q345表面聚合形成均勻的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)Si-69膜的新工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題而提供一種用硅烷偶聯(lián)劑Si-69對(duì) Q345鋼表面進(jìn)行耐海水腐蝕處理的方法，即通過(guò)浸漬一吹干一浸漬一烘干的方法，在Q345 鋼表面制備一層均勻致密的Si-69膜，從而提高其在海洋環(huán)境中的耐蝕性。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是用硅烷偶聯(lián)劑Si-69對(duì)Q345鋼表面進(jìn)行耐海水腐蝕處理的方法，步驟如下
(1) Si-69溶液配制先后將硅烷偶聯(lián)劑Si-69、去離子水、無(wú)水乙醇，按體積比為(3 6) 10 40比例加入磨口錐形瓶?jī)?nèi)，所述磨口錐形瓶置于25°C水浴中超聲振蕩lh，再用冰醋酸或氨水調(diào)節(jié)PH值為2 7，靜置于25°C恒溫水浴中水解4 72h，備用；
⑵基體表面的預(yù)處理將基體材料Q345鋼切割成小塊，用環(huán)氧樹(shù)脂固封非工作面，工作面拋光后用去離子水沖洗，然后放在丙酮中用超聲波洗滌15min除去試樣表面油脂，再用lmol/L的NaOH超聲洗滌30s，進(jìn)一步除去鋼板表面油脂，取出用去離子水沖洗干凈；
⑶基體表面浸漬一吹干一浸漬一烘干處理；將經(jīng)拋光的Q345碳鋼片浸入到水解好的 Si-69溶液中60s，用吹風(fēng)機(jī)吹干，再放入Si-69溶液中浸泡60s，用吹風(fēng)機(jī)吹干后放入烘箱中100°C干燥固化60min。本發(fā)明的有益效果是硅烷偶聯(lián)劑Si-69表面處理的Q345鋼，由于表面具有一層致密均勻結(jié)構(gòu)的Si-69薄膜，利用Si-69薄膜優(yōu)異的抗化學(xué)腐蝕性能，降低了模擬海水對(duì) Q345鋼的腐蝕作用。本發(fā)明的所需的藥品價(jià)廉易得，制備方法簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的工序和儀器設(shè)備，在簡(jiǎn)易條件下便可操作。因此這種改性方法具有簡(jiǎn)單易操作，實(shí)用性廣等優(yōu)點(diǎn)，有利于規(guī)?；a(chǎn)。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但并不限制本發(fā)明。用硅烷偶聯(lián)劑Si-69對(duì)Q345鋼表面進(jìn)行耐海水腐蝕處理的方法，步驟如下
(1) Si-69溶液配制將市售KH-550硅烷偶聯(lián)劑Si_69、去離子水、無(wú)水乙醇，按體積比為(3 6) 10 40比例加入磨口錐形瓶?jī)?nèi)，所述磨口錐形瓶置于25°C水浴中超聲振蕩 lh，再用冰醋酸或氨水調(diào)節(jié)pH值為2 7，靜置于25°C恒溫水浴中水解4 72h，備用；
⑵基體表面的預(yù)處理將基體材料Q345鋼切割成小塊，用環(huán)氧樹(shù)脂固封非工作面，工作面拋光后用去離子水沖洗，然后放在丙酮中用超聲波(工作頻率40kHz)洗滌15min除去試樣表面油脂，再用lmol/L的NaOH超聲洗滌30s進(jìn)一步除去鋼板表面油脂，取出用去離子水沖洗干凈；
⑶基體表面浸漬一吹干一浸漬一烘干處理；將經(jīng)拋光的Q345碳鋼片浸入到水解好的 Si-69溶液中60s，用吹風(fēng)機(jī)吹干，再放入Si-69溶液中浸泡60s，再用吹風(fēng)機(jī)吹干后放入烘箱中100°C干燥固化60min。實(shí)施例1
用硅烷偶聯(lián)劑Si-69對(duì)Q345鋼表面進(jìn)行耐海水腐蝕處理的方法，包括步驟如下 (1) Si-69溶液配制將Si-69、去離子水、無(wú)水乙醇，按體積比Si-69 去離子水無(wú)水乙醇=細(xì)1 IOml 40ml的比例加入磨口錐形瓶中，將磨口錐形瓶置于25°C水浴中超聲振蕩lh，再用冰醋酸或氨水調(diào)節(jié)溶液pH為4，靜置于25°C恒溫水浴中水解4 備用。(2)基體材料的預(yù)處理將基體材料Q345鋼切割成IcmX Icm的小塊，用環(huán)氧樹(shù)脂固封非工作面，工作面面積為1cm2。電極經(jīng)1#、3#、6#金相砂紙逐級(jí)拋光后用去離子水沖洗， 然后放在丙酮中用超聲波洗滌15min除去試樣表面油脂，再用lmol/L的NaOH超聲(工作頻率40kHz)洗滌30s，進(jìn)一步除去鋼板表面油脂，取出用去離子水沖洗干凈。(3)基體表面浸漬一吹干一浸漬一烘干處理；將經(jīng)1#、3#、6#金相砂紙逐級(jí)拋光后的Q345碳鋼片浸入到水解好的Si-69溶液中，60s后取出，用吹風(fēng)機(jī)吹干，再放入Si_69溶液中浸泡60s，用吹風(fēng)機(jī)吹干后放入烘箱中100°C干燥固化60min。即可得到表面經(jīng)Si_69 處理的Q345鋼。
實(shí)施例2
步驟(1) Si-69溶液配制中，將加入的Si-69、去離子水、無(wú)水乙醇體積比改為 6ml IOml 40ml的比例，加入到磨口錐形瓶中，調(diào)節(jié)溶液pH為7，靜置于25°C恒溫水浴中水解30h備用，步驟(2)和步驟(3)同實(shí)施例1操作。實(shí)施例3
步驟(1) Si-69溶液配制中，將加入的Si-69，去離子水，無(wú)水乙醇，體積比改為 3ml IOml 40ml的比例加入磨口錐形瓶中，調(diào)節(jié)溶液pH為2，水解時(shí)問(wèn)改為4h，其它操作與步驟(2)和步驟(3)與實(shí)施例1相同。實(shí)施例4
將實(shí)施例1的步驟(1)中，Si-69、去離子水和無(wú)水乙醇的混合液置于25°C恒溫水浴中， 靜置水解時(shí)間改為72h，其它操作不變，步驟(2)和步驟(3)同實(shí)施例1操作。從實(shí)施例1 4得到表面經(jīng)Si-69處理的IcmX Icm小塊Q345鋼樣品，用電化學(xué)測(cè)試法對(duì)硅烷偶聯(lián)劑Si-69表面處理的Q345鋼耐海水腐蝕性能作了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，電解質(zhì)溶液為模擬海水(3.5%NaCl溶液)。掃描速度為lmV/s。由掃描電鏡照片可見(jiàn)經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑 Si-69表面處理后的Q345鋼，由于表面具有一層致密均勻結(jié)構(gòu)的Si-69薄膜，利用Si_69 薄膜優(yōu)異的抗化學(xué)腐蝕性能，耐海水腐蝕性能大大提高。電化學(xué)測(cè)試法測(cè)試結(jié)果在模擬海水中，阻抗值急劇增大；且自腐蝕電位由改性前Q345鋼的-651. 104mV下降至改性后的-620. 865mV,發(fā)生一定的正移；自腐蝕電流密度由改性前Q345鋼的23. 68 μ A/cm2下降至 Si-69改性后的0. 3610 μ A/cm2,下降達(dá)2個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，本發(fā)明硅烷偶聯(lián)劑Si_69表面處理Q345鋼后，使Q345鋼在模擬海水中具有很好的耐蝕性。本發(fā)明的所需的藥品價(jià)廉易得， 基體表面浸漬一吹干一浸漬一烘干處理方法簡(jiǎn)單，易操作，實(shí)用性強(qiáng)。
權(quán)利要求
1.用硅烷偶聯(lián)劑Si-69對(duì)Q345鋼表面進(jìn)行耐海水腐蝕處理的方法，步驟如下 ⑴Si-69溶液配制將硅烷偶聯(lián)劑Si-69，去離子水，無(wú)水乙醇，按體積比為(3 6) 10: 40比例加入磨口錐形瓶?jī)?nèi)，所述磨口錐形瓶置于25°C水浴中超聲振蕩lh，再用冰醋酸或氨水調(diào)節(jié)PH值為2 7，靜置于25°C恒溫水浴中水解4 72h，備用；⑵基體表面的預(yù)處理將基體材料Q345鋼切割成小塊，用環(huán)氧樹(shù)脂固封非工作面，工作面拋光后用去離子水沖洗，然后放在丙酮中用超聲波洗滌15min除去試樣表面油脂，再用lmol/L的NaOH超聲洗滌30s進(jìn)一步除去鋼板表面油脂，取出用去離子水沖洗干凈；⑶基體表面浸漬一吹干一浸漬一烘干處理；將經(jīng)拋光的Q345碳鋼片浸入到水解好的 Si-69溶液中60s，用吹風(fēng)機(jī)吹干，再放入Si-69溶液中浸泡60s，用吹風(fēng)機(jī)吹干后放入烘箱中100°C干燥固化60min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種硅烷偶聯(lián)劑Si-69對(duì)Q345鋼表面進(jìn)行耐海水腐蝕處理的方法，屬碳鋼表面改性技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于包括如下步驟⑴將硅烷偶聯(lián)劑Si-69，去離子水，無(wú)水乙醇，按體積比為(3～6):10:40比例加入錐形瓶?jī)?nèi)，置于25℃水浴中超聲振蕩1h，調(diào)節(jié)pH值為2～7，靜置于25℃恒溫水浴中水解4～72h，備用；⑵基體表面的預(yù)處理環(huán)氧樹(shù)脂固封非工作面，工作面拋光后用去離子水沖洗，超聲波洗滌除去試樣表面油脂；⑶基體表面浸漬－吹干－浸漬－烘干處理。本發(fā)明的有益效果是經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑Si-69表面處理的Q345鋼，由于表面具有一層致密均勻結(jié)構(gòu)的Si-69薄膜，可有效提高Q345鋼在海洋環(huán)境中的耐蝕性，從而延長(zhǎng)其使用壽命；所需藥品價(jià)廉易得，制備方法簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)。
文檔編號(hào)C23C22/50GK102534600SQ20121001364
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者云虹, 劉坐鎮(zhèn), 徐群杰, 時(shí)士峰 申請(qǐng)人:上海電力學(xué)院, 華東理工大學(xué)華昌聚合物有限公司