本發(fā)明涉及一種金屬表面處理劑，更具體地說它涉及一種硅烷處理劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的主要原因之一是由于金屬表面與電解質(zhì)溶液或與潮濕的大氣接觸，進(jìn)而產(chǎn)生各種腐蝕原電池而對金屬產(chǎn)生腐蝕。據(jù)此，可通過改變金屬表面狀態(tài)，使金屬表面與腐蝕環(huán)境隔離，以防止腐蝕的發(fā)生。而硅烷處理劑是一種對金屬表面進(jìn)行處理的處理劑，其在使用的過程中不產(chǎn)生沉渣，處理時間相比較傳統(tǒng)的磷化處理要縮短許多?？刂乒柰樘幚韯┻M(jìn)行處理時，槽液可重復(fù)使用，進(jìn)而增加了硅烷處理劑的經(jīng)濟(jì)效益。同時硅烷處理劑還具備有效提高油漆對金屬表面附著力的作用。
公開號為cn103088335a的中國專利國內(nèi)公開了一種金屬表面改性硅烷處理劑及其制備方法，但是該金屬表面改性硅烷處理劑在金屬表面形成的保護(hù)膜對金屬的防腐性能較差，有待改進(jìn)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種硅烷處理劑，該硅烷處理劑具有顯著增強金屬表面防腐性能的效果。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：
一種硅烷處理劑，包括如下重量份的組分：
硅烷偶聯(lián)劑2-5份；
植酸2-5份；
硝酸鹽8-14份；
鉬酸鹽4-7份；
水70-100份。
通過采用上述技術(shù)方案，硅烷偶聯(lián)劑的基本分子式為r'(ch2)nsi(or)3，其中(or)為可水解的基團(tuán)，r'為有機(jī)官能團(tuán)，其在水中水解后形成si(or)3、h2osi(oh)3以及3roh，而其中的sioh基團(tuán)與金屬表面的meoh基團(tuán)將發(fā)生如下縮水反應(yīng)：
sioh+meoh＝siome+h2o
由于si-o-me的共價鍵之間的作用力可達(dá)700kj/tool，進(jìn)而與金屬表面緊密連接，起到隔絕金屬表面與外部電離子，進(jìn)而避免金屬腐蝕的作用；同時，一部分sioh基團(tuán)之間發(fā)生縮聚反應(yīng)，進(jìn)而形成si-o-si三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)硅烷附著在金屬表面，起到保護(hù)金屬表面的作用。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：還包括用于將溶液ph值調(diào)節(jié)至4-5的甲酸。
通過采用上述技術(shù)方案，令溶液呈酸性，由于在酸性條件下可促進(jìn)硅烷偶聯(lián)劑與金屬表面meoh基團(tuán)的反應(yīng)，進(jìn)而將會產(chǎn)生用于隔絕金屬表面與外界電離子的致密膜層，從而避免硅烷偶聯(lián)劑堿性條件下，僅在金屬表面形成經(jīng)過水洗工序便會反銹的防銹水膜，從而起到對金屬的防腐作用。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述硅烷偶聯(lián)劑為kh550或者kh560。
通過采用上述技術(shù)方案，利用kh560內(nèi)含有的環(huán)氧基團(tuán)與植酸進(jìn)行反應(yīng)，而該反應(yīng)的產(chǎn)物被涂抹在金屬表面后將對金屬表面起到優(yōu)秀的耐腐蝕作用，從而提升該硅烷處理劑對金屬的防腐效果。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述硝酸鹽為硝酸鈉。
通過采用上述技術(shù)方案，由于硝酸鈉在溶解于水時將吸收水中的熱量，進(jìn)而令水溫下降，通過攪拌該水溶液將使得水中的溶解氧的含量上升，又由于鉬酸鹽在成膜時需要溶解氧輔助作用，進(jìn)而在加入硝酸鈉后，將使得鉬酸鹽能夠更好地形成膜狀物質(zhì)，進(jìn)而將更好地形成一層對金屬表面具備緩蝕效果的膜。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述鉬酸鹽為鉬酸鈉或者鉬酸銨。
通過采用上述技術(shù)方案，鉬酸鈉與鉬酸銨作為優(yōu)秀的腐蝕抑制劑，具備抑制金屬腐蝕的作用，同時不含重金屬離子，進(jìn)而避免對環(huán)境形成污染。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述水為去離子水。
通過采用上述技術(shù)方案，降低該硅烷處理劑的電導(dǎo)率。
本發(fā)明另一發(fā)明目的在于提供一種硅烷處理劑的制備方法，包括以下步驟：
步驟1：將2-5份kh550或者kh560加入到70-100份的去離子水中水解3小時；
步驟2：依次加入2-5份植酸、8-13份硝酸鈉、3-8份鉬酸鈉或者鉬酸銨并不斷攪拌20分鐘；
步驟3：加入2-8份甲酸，直至ph值調(diào)節(jié)至4.0-5.0。
通過采用上述技術(shù)方案，令各個原料之間能夠充分的水解、混合以及反應(yīng)，進(jìn)而使得該硅烷處理劑具備優(yōu)秀的防止金屬腐蝕的效果。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：通過ph檢測儀實時對步驟3中的混合液的ph值進(jìn)行監(jiān)測。
通過采用上述技術(shù)方案，對混合液的ph進(jìn)行時刻的檢測，避免甲酸添加的份量過多或者過少，從而使得該硅烷處理劑具備優(yōu)秀的防止金屬腐蝕的效果。
綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：
1.本發(fā)明制備硅烷處理劑，其性能穩(wěn)定，制備簡單，且具備無毒、無污染的特點；
2.利用本發(fā)明制備的硅烷處理劑處理金屬工件后，在金屬表面形成的膜層具有優(yōu)秀的附著力、致密均勻以及極化電流密度小的特點，改善了現(xiàn)有金屬表面預(yù)處理的不足，從而能更好的被應(yīng)用到金屬表面預(yù)處理中。
具體實施方式
實施例1
一種硅烷處理劑，其組成原料各組分按照重量份組成如下：
kh5602份；
植酸2份；
硝酸鈉8份；
鉬酸鈉4份；
去離子水70份；
還包括用于將溶液ph值調(diào)節(jié)至4-5的甲酸。
一種硅烷處理劑的制備方法，包括以下步驟：
步驟1：將2份kh560加入到70份的去離子水中水解3小時；
步驟2：依次加入2份植酸、8份硝酸鈉、3份鉬酸鈉并不斷攪拌20分鐘；
步驟3：在利用ph檢測儀實時對步驟3中的混合液的ph值進(jìn)行監(jiān)測時，不斷向步驟2中的混合液加入甲酸，直至混合液的ph值調(diào)節(jié)至4.0-5.0。
實施例2
一種硅烷處理劑，其組成原料各組分按照重量份組成如下：
kh5603份；
植酸3份；
硝酸鈉10份；
鉬酸鈉5份；
去離子水80份；
還包括用于將溶液ph值調(diào)節(jié)至4-5的甲酸。
一種硅烷處理劑的制備方法，包括以下步驟：
步驟1：將3份kh560加入到80份的去離子水中水解3小時；
步驟2：依次加入3份植酸、10份硝酸鈉、5份鉬酸鈉并不斷攪拌20分鐘；
步驟3：在利用ph檢測儀實時對步驟3中的混合液的ph值進(jìn)行監(jiān)測時，不斷向步驟2中的混合液加入甲酸，直至混合液的ph值調(diào)節(jié)至4.0-5.0。
實施例3
一種硅烷處理劑，其組成原料各組分按照重量份組成如下：
kh5604份；
植酸4份；
硝酸鈉12份；
鉬酸鈉6份；
去離子水90份；
還包括用于將溶液ph值調(diào)節(jié)至4-5的甲酸。
一種硅烷處理劑的制備方法，包括以下步驟：
步驟1：將4份kh560加入到90份的去離子水中水解3小時；
步驟2：依次加入4份植酸、12份硝酸鈉、6份鉬酸鈉并不斷攪拌20分鐘；
步驟3：在利用ph檢測儀實時對步驟3中的混合液的ph值進(jìn)行監(jiān)測時，不斷向步驟2中的混合液加入甲酸，直至混合液的ph值調(diào)節(jié)至4.0-5.0。
實施例4
一種硅烷處理劑，其組成原料各組分按照重量份組成如下：
kh5605份；
植酸5份；
硝酸鈉14份；
鉬酸鈉7份；
去離子水100份；
還包括用于將溶液ph值調(diào)節(jié)至4-5的甲酸。
一種硅烷處理劑的制備方法，包括以下步驟：
步驟1：將5份kh560加入到100份的去離子水中水解3小時；
步驟2：依次加入5份植酸、14份硝酸鈉、7份鉬酸鈉并不斷攪拌20分鐘；
步驟3：在利用ph檢測儀實時對步驟3中的混合液的ph值進(jìn)行監(jiān)測時，不斷向步驟2中的混合液加入甲酸，直至混合液的ph值調(diào)節(jié)至4.0-5.0。
實施例5
實施例5與實施例1的不同在于，實施例5未加入鉬酸鈉，但是加入鉬酸銨2份。
實施例6
實施例6與實施例2的不同在于，實施例5未加入鉬酸鈉，但是加入鉬酸銨3份。
實施例7
實施例7與實施例3的不同在于，實施例5未加入鉬酸鈉，但是加入鉬酸銨4份。
實施例8
實施例8與實施例4的不同在于，實施例5未加入鉬酸鈉，但是加入鉬酸銨5份。
實施例9
實施例9與實施例1的不同在于，實施例9加入kh5605份。
實施例10
實施例10與實施例2的不同在于，實施例10加入kh5605份。
實施例11
實施例11與實施例3的不同在于，實施例11加入kh5605份。
實施例12
實施例12與實施例1的不同在于，實施例12加入植酸3份。
實施例13
實施例13與實施例1的不同在于，實施例13加入植酸4份。
實施例14
實施例14與實施例1的不同在于，實施例14加入植酸5份。
實施例15
實施例15與實施例4的不同在于，實施例18加入kh5505份。
采用以下對比例：
對比例1：對比例1與實施例4的不同在于，對比例1未加入硝酸鈉。
對比例2：對比例2與實施例4的不同在于，對比例2未加入植酸。
對比例3：對比例3為公開號為cn103088335a的中國專利中的實施例。
針對實施例1、實施例9-14以及對比例1-3的硅烷處理劑進(jìn)行性能測試，測試方法如下：
一、硅烷膜厚度測試
根據(jù)gb/t4956-2003，磁性基體上非磁性覆蓋層、覆
蓋層厚度測量磁性法進(jìn)行測試。
二、涂覆后中性鹽霧試驗
根據(jù)gb/t10125-1997，人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。
三、漆膜附著力等級測試
根據(jù)gb/t9286-1998，色漆和清漆漆膜的劃格試驗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試，漆膜附著力的標(biāo)度規(guī)定如下：0、1、2、3、4、5，其中0是為附著能力最強，并且5為附著能力最弱。
四、漆膜耐沖擊性能測試
根據(jù)gb/t1732-1993，漆膜耐沖擊測定法進(jìn)行測試。
表一實施例1-15以及對比例1-3的性能測試結(jié)果
通過分析表一中的實驗數(shù)據(jù)，可以得出以下結(jié)論：
實施例1-14的硅烷處理劑的原料相同，不同之處在于添加的物料比例不同，但是通過測試得出的結(jié)論大致相同，進(jìn)而該配方具備優(yōu)秀的概括性。
對比實施例4以及對比例1-2的實驗數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，實施例4的硅烷處理劑的綜合性能要明顯優(yōu)于對比例1與2中的硅烷處理劑的綜合性能。這是由于硝酸鈉在水溶液中溶解時會吸收水中的熱量，進(jìn)而通過攪拌令水中的溶解氧含量增加，進(jìn)而促進(jìn)鉬酸鹽的膜化，而減少了硝酸鈉后，水溶液中溶解氧的含量未能夠促進(jìn)鉬酸鹽的膜化，進(jìn)而減少金屬表面的膜層厚度，從而降低該硅烷處理劑對金屬表面的防腐性能。
對比實施例1以及對比例2的實驗數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的實施例1的硅烷處理劑的綜合性能要明顯優(yōu)于對比例3中的硅烷處理劑的綜合性能。這是由于本發(fā)明的配方考慮到各個物質(zhì)之間的配合關(guān)系，進(jìn)而得出本發(fā)明的關(guān)于硅烷處理劑的配方，該配方在室溫下即可制備出硅烷處理劑，另外該硅烷處理具備優(yōu)秀的金屬表面附著力，從而使得該硅烷處理劑具備優(yōu)秀的金屬表面防腐性能。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅僅局限于上述實施例，但凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干修改和潤飾，這些修改和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。