專利名稱：金屬的非鉻表面處理方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種金屬的非鉻表面處理方法，特別是指將合金表面清洗及脫脂干凈后，進行薄膜處理，而薄膜處理是于合金表面覆蓋薄膜鍍液，以對合金表面進行鍍膜反應，直到薄膜鍍液與合金表面鍵結形成一層薄膜；在處理過程中不會產(chǎn)生含有重金屬離子的工業(yè)廢水，將對環(huán)境污染的程度降到最低，具有制程簡化、效率提高及成本降低的功效。
背景技術：
目前的通訊電子產(chǎn)品，特別是例如手提電腦、移動電話、雷達等各式產(chǎn)品，日益傾向輕、薄、短、小的趨勢，而對于具有重量輕、高強度(單位重量)、高抗震性、優(yōu)良導電性及隔離EMI電磁波等優(yōu)點的合金物，最符合薄度要求高、重量輕的要求，例如鎂鋁合金(即俗稱的鎂合金)或其它鋁合金、鈦合金、鋅合金或銅合金等；如圖1所示，傳統(tǒng)的合金的金屬表面處理方法，是必須以酸作化成處理(conversion)或在酸液中以陽極氧化(anodizing)來產(chǎn)生一層粗糙多孔性的金屬氧化物層，如此，才能用接著劑來粘著或上漆，其處理過程是先將合金素材經(jīng)過脫脂處理去除表面油污后，再經(jīng)過兩道水洗后，以確保合金表面的清潔，接著以酸洗來去除雜型劑，再一次水洗去除酸洗液，之后，進行皮膜化成，將合金以浸漬、噴霧或毛刷涂布方法將化成皮膜劑反應至多孔的金屬表面，以達到皮膜防蝕功能，并在后續(xù)上漆時，達到物理性附著的效果，此種方法已延用多年，雖然效果不錯，其主要缺陷在于由于方法太過煩雜，同時由于過程中所使用的酸，多為含有重金屬的鉻離子(六價鉻)、釩離子或錳離子等，因此對環(huán)境造成極大的污染，并且，因為須用大量水沖洗，而浪費水資源，且增加生產(chǎn)成本。
針對上述缺陷，本發(fā)明人研發(fā)出一套金屬的非鉻表面處理方法，以期減輕或消除傳統(tǒng)以“鉻”作為金屬表面處理的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種金屬的非鉻表面處理方法，克服現(xiàn)有技術的弊端，達到不會造成重金屬廢水污染環(huán)境，并且降低水資源的浪費的目的。
本發(fā)明的另一目的是提供一種金屬的非鉻表面處理方法，通過金屬合金在處理之后，表面具有高接著性、高導電性、高防銹、防蝕、抗水性、抗指紋及灰塵的附著等性能，達到提高產(chǎn)品性能的目的。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種金屬的非鉻表面處理方法，其主要特征是其是經(jīng)(一)脫脂；(二)水洗及(三)薄膜處理等；薄膜處理是于合金表面覆蓋薄膜鍍液，即以薄膜鍍液對合金表面進行鍍膜反應，直到薄膜鍍液與合金表面鍵結形成一層薄膜；薄膜鍍液是以二級一丁基氧化鋁(aluminum sec-butoxide)或混合選自至少一種下列成份的組成乙烯三甲氧基硅烷(vinyltrimethoxy silane)、四乙氧基硅烷(tetraethoxy silane)、甲基三甲氧基硅烷(methyl trimethoxy silane)、γ-甲丙烯氧基丙基-三甲氧基硅烷(γ-methacryloxypropyl-trimethoxy silane)、γ-氯丙基三甲基氧基硅烷(γ-chloropropyl-trimethoxysilane)、二甲基二乙氧基硅烷(dimethyldiethoxysilane)、苯基三乙氧基硅烷(phenyl triethoxysilane)、癸基三甲氧基硅烷(decyl trimethoxysilane)、異丁基三甲氧基硅烷(isobutyltrimethoxysilane)、3-氨丙基三甲氧基硅烷(3-aminopropyltrimethoxysilane)、三級-丁基二甲基氯硅烷(tert-butyldimethylchlorosilane)、乙烯基三氯硅烷(vinyl trichlorosilane)、γ-氫硫基丙基-三甲氧基硅烷(γ-mercaptopropyl-trimethoxysilane)、二苯基二氯硅烷(diphenyl dichlorosilane)、六甲基二硅烷(hexamethyl disilane)、乙烯基三硅烷(vinyl trisilane)、丙基氧化鋯(zirconium propoxide)、乙基硅酸鹽(ethyl silicate)、1，1，2，2-四辛基-1-三乙氧基硅烷(1，1，2，2-tetrahydrocty-1-triethoxysilane)、丙氧化鈦(titanium(IV)propoxide)、異丙氧化鈦(titanium(IV)isopropoxide)、丁氧化鈦(thanium(IV)butoxide)、二級-丁氧化鈦(titanium(IV)see-butoxide)或三級-丁氧化鈦(titanium(IV)tert-butoxide)本發(fā)明的又一特征是，其為鋁合金或鈦合金或鋅合金或銅合金等金屬非鉻表面處理的方法。
本發(fā)明的再一特征是，其為鎂合金金屬的非鉻表面處理方法，其流程的實施步驟在于脫脂、水洗后，先作酸處理，再進行薄膜處理；而酸處理是以有機一無機酸混合溶液對鎂合金的金屬表面進行酸蝕處理，讓合金表面顯露出金屬原色或灰色、黑色，并促使合金表面活性化，以利于薄膜成形，而以有機一無機酸混合溶液進行合金表面的酸處理，可達到活化金屬的目的，并讓合金表面的氧化物去除，并形成氫氧基，以利于后續(xù)的薄膜處理。
下面結合較佳實施例配合附圖進一步說明。


圖1是傳統(tǒng)于鎂鋁合金表面處理方法的流程圖。
圖2是本發(fā)明實施例1金屬的非鉻表面處理方法的流程示意圖。
圖3是本發(fā)明實施例2的鎂合金表面處理方法的流程示意圖。
具體實施例方式
實施例1參閱圖2所示，本發(fā)明的金屬的非鉻合金表面處理方法實施例1，是設為「鋁合金」、或「鈦合金」、或「鋅合金」、或「銅合金」等，以非鉻的表面處理方法，其是將合金表面清洗及脫脂干凈后，以噴涂或浸鍍的方式涂裝后，以150-180℃烘烤20分鐘后完成，得薄膜厚度約為0.5-1μm，其實施步驟包括有1、脫脂將合金素材首先經(jīng)過脫脂劑處理，以去除表面油污；2、水洗經(jīng)過水洗后，讓合金表面保持清潔；3、薄膜處理將合金表面浸鍍、噴霧或滾輪方式覆蓋薄鍍液，直到薄膜鍍液與合金表面產(chǎn)生鍵結，形成一層薄膜。
其中，薄膜鍍液是以二級一丁基氧化鋁(aluminum sec-butoxide)或混合選自至少一種的下列成份的組成乙烯三甲氧基硅烷(vinyl trimethoxy silane)、四乙氧基硅烷(tetraethoxy silane)、甲基三甲氧基硅烷(methyl trimethoxy silane)、γ-甲丙烯氧基丙基-三甲氧基硅烷(γ-methacryloxypropyl-trimethoxysilane)、γ-氯丙基三甲基氧基硅烷(γ-chloropropyl-trimethoxysilane)、二甲基二乙氧基硅烷(dimethyl diethoxysilane)、苯基三乙氧基硅烷(phenyltriethoxysilane)、癸基三甲氧基硅烷(decyl trimethoxysilane)、異丁基三甲氧基硅烷(isobutyl trimethoxysilane)、3-氨丙基三甲氧基硅烷(3-aminopropyl trimethoxysilane)、三級-丁基二甲基氯硅烷(tert-butyldimethylchlorosilane)、乙烯基三氯硅烷(vinyl trichlorosilane)、γ-氫硫基丙基-三甲氧基硅烷(γ-mercaptopropyl-trimethoxysilane)、二苯基二氯硅烷(diphenyl dichlorosilane)、六甲基二硅烷(hexamethyl disilane)、乙烯基三硅烷(vinyl trisilarne)、丙基氧化鋯(zirconium propoxide)、乙基硅酸鹽(ethyl silicate)、1，1，2，2-四辛基-1-三乙氧基硅烷(1，1，2，2-tetrahydrocty-1-triethoxysilane)、丙氧化鈦(titanium(IV)propoxide)、異丙氧化鈦(titanium(IV)isopropoxide)、丁氧化鈦(thanium(IV)butoxide)、二級-丁氧化鈦(titanium(IV)see-butoxide)或三級-丁氧化鈦(titanium(IV)tert-butoxide)。
4、涂布或上色(planting painting)在合金表面形成的薄膜上涂漆或接著劑，但此步驟可依薄膜的形成品質(zhì)或產(chǎn)品的需求而省略。
實施例2參閱圖3所示，本發(fā)明的金屬的非鉻合金表面處理方法的實施例2，適用于金屬是設為「鎂合金」者，其實施步驟如下1、脫脂將合金素材首先經(jīng)過脫脂劑處理，以去除表面油污；2、水洗經(jīng)過水洗后，讓合金表面保持清潔；3、酸處理以有機一無機酸溶液對合金表面進行酸蝕處理，讓合金表面顯露出金屬原色或灰色、黑色，并促使合金表面活性化，以利于薄膜成形；其中，有機一無機酸混合溶液可為單獨無機酸、或有機酸或兩者并存的混合溶液，溶液中的有機酸可以任一種以上酸，選自任何酸類、醇酸類、二酸類、或膦酸類的有機酸；無機酸可以選自鹽酸、磷酸、硼酸或硝酸的至少一種；其中，有機酸類通式為R-(COOH)當R為烷(alkyl)基，有機酸為烷酸；當R為烯基(alkenyl)，有機酸為烯酸；當R為芳基(aryl)，有機酸為芳酸；當R為鹵烷基(alkylhalide)，有機酸為鹵烷酸；當R為氫(hydrogen)，有機酸為甲酸；當R為炔基(alkynyl)，有機酸為炔酸；其中，有機酸醇酸類通式為(HO)-R-(COOH)當R為烷(alkyl)基，有機酸為烷醇酸；當R烯基(alkenyl)，有機酸為烯醇酸；當R為芳基(aryl)，有機酸為芳醇酸；當R為炔基(alkynyl)，有機酸為炔醇酸；其中，有機酸二酸類通式為(HOOC)-R-(COOH)當R為烷(alkyl)基，有機酸為烷二酸；當R為烯基(alkenyl)，有機酸為烯二酸；當R為芳基(aryl)，有機酸為芳二酸；
當R為炔基(alkynyl)，有機酸為快二酸；其中，有機酸膦酸類通式為(R1O)，R2O-(POOH)當R為烷(alkyl)基，有機酸為烷氧膦酸；當R為烯基(alkenyl)，有機酸為烯氧膦酸；當R為鹵烷基(alkylhalide)，有機酸為鹵烷氧膦酸；當R為氫(hydrogen)，有機酸為膦酸；當R為炔基(alkyny)，有機酸為炔氧膦酸；4、以清水沖洗去除多余的有機一無機酸混合溶液；5、除去表面的氧化物將酸蝕后的合金放入酸或鹼性溶液中，以去除表面氧化物，此過程中合金的表面將形成氫氧基；6、以清水洗凈含金表面的酸或鹼液；7、薄膜處理將產(chǎn)生氫氧基的合金表面浸鍍、噴霧或滾輪方式覆蓋薄鍍液，直到薄膜鍍液與合金表面的氫氧基產(chǎn)生鍵結，形成一層薄膜；其中，薄膜鍍液是以二級一丁基氧化鋁(aluminum sec-butoxide)或混合選自至少一種下列成份的組成乙烯三甲氧基硅烷(vinyl trimethoxy silane)、四乙氧基硅烷(tetraethoxy silane)、甲基三甲氧基硅烷(methyl trimethoxy silane)、γ-甲丙烯氧基丙基-三甲氧基硅烷(γ-methacryloxypropyl-trimethoxysilane)、γ-氯丙基三甲基氧基硅烷(γ-chloropropyl-trimethoxysilane)、二甲基二乙氧基硅烷(dimethyl diethoxysilane)、苯基三乙氧基硅烷(phenyltriethoxysilane)、癸基三甲氧基硅烷(decyl trimethoxysilane)、異丁基三甲氧基硅烷(isobutyl trimethoxysilane)、3-氨丙基三甲氧基硅烷(3-aminopropyl trimethoxysilane)、三級-丁基二甲基氯硅烷(tert-butyldimethylchlorosilane)、乙烯基三氯硅烷(vinyl trichlorosilane)、γ-氫硫基丙基-三甲氧基硅烷(γ-mercaptopropyl-trimethoxysilane)、二苯基二氯硅烷(diphenyl dichlorosilane)、六甲基二硅烷(hexamethyl disilane)、乙烯基三硅烷(vinyl trisilane)、丙基氧化鋯(zirconium propoxide)、乙基硅酸鹽(ethyl silicate)、1，1，2，2-四辛基-1-三乙氧基硅烷(1，1，2，2-tetrahydrocty-1-triethoxysilane)、丙氧化鈦(titanium(IV)propoxide)、異丙氧化鈦(titanium(IV)i sopropoxide)、丁氧化鈦(thanium(IV)butoxide)、二級-丁氧化鈦(titanium(IV)see-butoxide)或三級-丁氧化鈦(titanium(IV)tert-butoxide)。
8、加熱烘干將形成薄膜后的合金烘干后(以150-180℃烘烤約20分鐘)，即完成合金的鍍膜表面處理。
另外，對于以上實施例1和2的步驟中，薄膜處理的方式是設有以下兩種A、浸鍍薄膜鍍液薄膜鍍液中的成份于合金表面形成一層厚度超薄的薄膜，之后，再將合金以離心機離心；之后再加熱烘干將形成薄膜后的合金烘干后(以150-180℃烘烤約的20分鐘)，可得膜厚約0.5-1μm，即完成合金的鍍膜表面處理。
B、以薄膜鍍液熱浴合金將薄膜鍍液加熱，之后，將薄膜鍍液與合金表面接觸反應，薄膜鍍液中的奈米成份將滲入合金表面，在合金表面形成一層厚度超薄的薄膜；之后，再加熱烘干(得薄膜厚度僅約0.5-1μm)。
將上述制程所處理的合金經(jīng)過表面測試，該表面測試是以噴灑氯化鈉水溶液于合金表面后，放置24小時，觀察合金表面的氧化，其中被噴灑到的表面面積產(chǎn)生氧化的部份不到5％，顯示經(jīng)過處理后的合金品質(zhì)穩(wěn)定。
另外，再將上述制程處理后的合金再作上漆性測試，以百格刀將上漆后合金表面均等劃分百格，再以3M膠帶貼粘測試表漆不會脫落，顯示薄膜的上漆性良好。
另外，將上述制程處理后的合金以HP毫歐姆計(HP4338)量測導電的電阻＜0.3mΩ，顯示其導電性良好。
經(jīng)由以上說明，可知本發(fā)明的金屬的非鉻表面處理方法，具有以下各項的特色及優(yōu)點1、提高防蝕性在薄膜形成的過程中，以化學鍵的結合取代物理性的咬合作用，可以產(chǎn)生高薄度、強粘著力的金屬合金表面薄膜，提供合金表面的保護。
2、增加涂裝或貼粘時的附著性依本發(fā)明制程處理后的合金所作的上漆性測試，可證明表漆不會脫落，顯示薄膜的上漆性良好；配合薄膜鍍液的多樣化，金屬合金表面可以任意調(diào)整表面鍍膜的化學成份，達到不同的接著、防銹、防蝕、導電及抗水性的性能等。
3、保有良好導電性在經(jīng)過本發(fā)明方法制程處理后的合金，以HP毫歐姆計(HP4338)量測導電電阻＜0.3mΩ，顯示其導電性良好。
4、本發(fā)明的方法所作表面處理的合金表面，更可減低指紋及灰塵的附著。
5、本發(fā)明的方法，其在薄膜形成之后無水洗過程，同時所使用的藥劑無重金屬離子的存在，因此不會產(chǎn)生浪費及污染水的問題。
6、本發(fā)明使薄膜形成方法可用簡單的浸鍍、噴霧、滾輪涂布的方式，具有簡單且容易操作，讓合金表面處理方法的設備成本大幅降低，且生產(chǎn)速度加快。
因此，本發(fā)明的金屬的非鉻表面處理方法，確實達到降低環(huán)境污染、提高合金表面處理的效能與增進產(chǎn)業(yè)上的利用價值，具有新穎性、實用性與創(chuàng)造性。
權利要求
1.一種金屬的非鉻表面處理方法，其流程步驟包括有(一)脫脂，以去除表面油污；(二)水洗，讓合金表面保持清潔；(三)薄膜處理；其特征是該(三)薄膜處理是于合金表面覆蓋薄膜鍍液，即以薄膜鍍液對合金表面進行鍍膜反應，直到薄膜鍍液與合金表面鍵結形成一層薄膜；該薄膜鍍液是以二級-丁基氧化鋁或混合選自至少一種下列成份組成乙烯三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、γ-甲丙烯氧基丙基-三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三甲基氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、異丁基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、三級-丁基二甲基氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、γ-氫硫基丙基-三甲氧基硅烷、二苯基二氯硅烷、六甲基二硅烷、乙烯基三硅烷、丙基氧化鋯、乙基硅酸鹽、1，1，2，2-四辛基-1-三乙氧基硅烷、丙氧化鈦、異丙氧化鈦、丁氧化鈦、二級-丁氧化鈦或三級-丁氧化鈦。
2.根據(jù)權利要求1所述的金屬的非鉻表面處理方法，其特征是該金屬是設為鋁合金、或鈦合金、或鋅合金或銅合金。
3.根據(jù)權利要求1所述的金屬的非鉻表面處理方法，其特征是該金屬為鎂合金，則其流程的實施步驟是于脫脂、水洗后，先作酸處理，再進行薄膜處理，該酸處理是以有機一無機酸混合溶液對鎂合金的金屬表面進行酸蝕處理，讓合金表面顯露出金屬原色或灰色、黑色，并促使合金表面活性化，以利于薄膜成形，以有機一無機酸混合溶液進行合金表面的酸處理，達到活化金屬，并讓該合金表面的氧化物去除，并形成氫氧基，以利于后續(xù)的薄膜處理。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的金屬的非鉻表面處理方法，其特征是該薄膜處理后涂布或上色，在該合金表面形成的薄膜上涂漆或接著劑，該薄膜鍍液的涂布方式為浸鍍、噴霧或滾輪方式。
5.根據(jù)權利要求3所述的金屬的非鉻表面處理方法，其特征是該酸處理步驟之后，再進行活化處理，該活化處理是在酸處理后，通過將金屬合金浸泡于酸或鹼性溶液中進行活化處理，并讓該合金表面產(chǎn)生氫氧基；該酸處理所用的有機一無機酸混合溶液為單獨無機酸、或有機酸或兩者并存的混合酸溶液，該有機酸選自至少一種酸類、醇酸類、二酸類與膦酸類的有機酸；該無機酸選自至少一種鹽酸、磷酸、硼酸或硝酸。
6.根據(jù)權利要求5所述的金屬的非鉻表面處理方法，其特征是該有機酸類通式為R-(COOH)；其中該R為烷基，有機酸為烷酸；該R為烯基，有機酸為烯酸；該R為芳基，有機酸為芳酸；該R為鹵烷基，有機酸為鹵烷酸；該R為氫，有機酸為甲酸；該R為炔基，有機酸為炔酸。
7.根據(jù)權利要求5所述的金屬的非鉻表面處理方法，其特征是該有機酸醇酸類通式為(HO)-R-(COOH)；其中該R為烷基，有機酸為烷醇酸；該R烯基，有機酸為烯醇酸；該R為芳基，有機酸為芳醇酸；該R為炔基，有機酸為炔醇酸。
8.根據(jù)權利要求5所述的金屬的非鉻表面處理方法，其特征是該有機酸二酸類通式為(HOOC)-R-(COOH)；其中該R為烷基，有機酸為烷二酸；該R為烯基，有機酸為烯二酸；該R為芳基，有機酸為芳二酸；該R為炔基，有機酸為炔二酸。
9.根據(jù)權利要求5所述的金屬的非鉻表面處理方法，其特征是該有機酸膦酸類通式為(R1O)，R2O-(POOH)；其中該R為烷基，有機酸為烷氧膦酸；該R為烯基，有機酸為烯氧膦酸；該R為鹵烷基，有機酸為鹵烷氧膦酸；該R為氫，有機酸為膦酸；該R為炔基，有機酸為炔氧膦酸。
全文摘要
一種金屬的非鉻表面處理方法，其主要是將合金表面脫脂、水洗后，進行薄膜處理，而薄膜處理是于合金表面覆蓋薄膜鍍液，以對合金表面進行鍍膜反應，直到薄膜鍍液與合金表面鍵結形成一層薄膜，在處理過程中不會產(chǎn)生含有重金屬離子的工業(yè)廢水，將對環(huán)境污染的程度降到最低。具有制程簡化、效率提高及成本降低的功效。
文檔編號C23C22/00GK1502721SQ02153200
公開日2004年6月9日 申請日期2002年11月26日 優(yōu)先權日2002年11月26日
發(fā)明者張廣誠, 林繼輝, 陳傳益, 蘇敏德 申請人:南美特科技股份有限公司