本發(fā)明屬于金屬材料表面處理，具體涉及一種納米冷軋汽車板表面硅烷復(fù)合前處理劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車板作為汽車制造中的關(guān)鍵材料，其質(zhì)量和性能越來越受到人們的關(guān)注。冷軋汽車板以其優(yōu)異的機(jī)械性能和良好的成型性被廣泛應(yīng)用于汽車的車身、發(fā)動機(jī)罩、車門等部件。然而，冷軋汽車板在生產(chǎn)、運輸和存儲過程中，其表面容易受到氧化、污染和腐蝕等因素的影響，導(dǎo)致表面質(zhì)量下降，進(jìn)而影響后續(xù)涂層的質(zhì)量和汽車的整體性能。為了提高冷軋汽車板表面的質(zhì)量，傳統(tǒng)的表面前處理方法通常采用酸洗、磷化等工藝。酸洗工藝可以有效地去除冷軋汽車板表面的氧化物和污染物，但其處理過程中會產(chǎn)生大量的廢酸和有害氣體，對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。磷化工藝可以在冷軋汽車板表面形成一層磷化膜，提高涂層的附著力和耐腐蝕性，但磷化膜的質(zhì)量容易受到工藝參數(shù)和操作條件的影響，且磷化過程中也會產(chǎn)生含磷廢水，對環(huán)境造成一定的污染。隨著環(huán)保意識的不斷提高和環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，傳統(tǒng)的酸洗、磷化等表面前處理方法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代汽車工業(yè)對環(huán)保和性能的要求。因此，開發(fā)一種新型的、環(huán)保的、高效的冷軋汽車板表面前處理劑及其制備方法，成為當(dāng)前汽車工業(yè)亟待解決的問題。納米技術(shù)作為一種新興的技術(shù)手段，在材料科學(xué)和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。納米材料具有獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，如高比表面積、高反應(yīng)活性、優(yōu)異的力學(xué)性能和熱學(xué)性能等。將納米技術(shù)應(yīng)用于金屬表面處理領(lǐng)域，可以顯著提高涂層的附著力和耐腐蝕性，延長涂層的使用壽命。硅烷復(fù)合物作為一種環(huán)保型的金屬表面處理劑，具有良好的潤濕性、附著力和耐腐蝕性。硅烷復(fù)合物可以與金屬表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一層穩(wěn)定的化學(xué)鍵合層，從而顯著提高涂層與金屬基材之間的結(jié)合力。同時，硅烷復(fù)合物還具有良好的耐候性和耐化學(xué)腐蝕性能，可以在惡劣的環(huán)境下保護(hù)金屬基材不受腐蝕。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明將納米技術(shù)與硅烷復(fù)合物相結(jié)合，利用納米材料的高比表面積和高反應(yīng)活性，將硅烷復(fù)合物均勻分散于溶劑中，形成穩(wěn)定的前處理劑，并且制備方法簡便，適合工業(yè)化生產(chǎn)，克服了傳統(tǒng)表面前處理方法的不足，具有環(huán)保、高效、穩(wěn)定等優(yōu)點。該前處理劑不僅可以提高冷軋汽車板表面的質(zhì)量，還可以為后續(xù)涂層提供良好的附著力和耐腐蝕性，延長涂層的使用壽命，為汽車工業(yè)的發(fā)展提供了一種新的解決方案。

2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種納米冷軋汽車板表面硅烷復(fù)合前處理劑，所述表面硅烷復(fù)合前處理劑包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分：納米硅烷復(fù)合物15～30份、有機(jī)溶劑30～50份、酸性催化劑0.5～3份、表面活性劑0.5～5份、緩蝕劑0.1～3份、穩(wěn)定劑0.1～3份、消泡劑0.1～3份、防腐劑0.5～5份、絡(luò)合劑0.5～5份、增稠劑0.1～3份、分散劑0.1～2份、ph調(diào)節(jié)劑0.1～3份、去離子水55～75份。

3、上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步的，所述納米硅烷復(fù)合物由納米二氧化硅、氨基硅烷、環(huán)氧硅烷、甲基硅烷按重量比2:(2～3):(2～3):2混合制備，所述納米二氧化硅粒徑控制在30～50nm。這些納米硅烷復(fù)合物能夠更深入地滲透到金屬表面的微觀結(jié)構(gòu)中，提供更強(qiáng)的附著力和耐腐蝕性。

4、所述有機(jī)溶劑由乙醇、三異丙醇和甲苯組成按重量比(5～6):3:1混合制備，該有機(jī)溶劑用于稀釋納米硅烷復(fù)合物，促進(jìn)均勻涂布。

5、所述酸性催化劑由硫酸和磷酸按重量比(6～7):3混合制備。所述表面活性劑由十二烷基硫酸鈉、非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑按重量比(4～5):3:2混合制備，該酸性催化劑用于調(diào)節(jié)ph值，促進(jìn)硅烷與金屬表面的反應(yīng)。

6、所述表面活性劑由十二烷基硫酸鈉、非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑按重量比(4～5):3:2混合制備，該表面活性劑用于降低表面張力，提高潤濕性。

7、此外，還添加了緩蝕劑、穩(wěn)定劑、消泡劑和防腐劑，以分別起到防止金屬腐蝕、螯合金屬離子、消除泡沫和抑制細(xì)菌和霉菌的作用。通過合理的藥劑選擇和比例控制，旨在獲得性能穩(wěn)定的硅烷前處理劑。

8、所述緩蝕劑由苯駢三氮唑和硝酸鋅按重量比(2～3):2混合制備，該緩蝕劑用于保護(hù)金屬表面，增強(qiáng)耐腐蝕性。

9、所述穩(wěn)定劑由聚乙烯吡咯烷酮和羧甲基纖維素按重量比(6～7):3混合制備，該穩(wěn)定劑用于提高前處理劑的穩(wěn)定性。

10、所述消泡劑由有機(jī)硅消泡劑和聚醚消泡劑按重量比(3～4):1混合制備，該消泡劑用于消除攪拌和涂布時產(chǎn)生的泡沫。

11、所述防腐劑由卡松防腐劑和苯甲酸鈉按重量比(8～9):1混合制備，該防腐劑用于抑制微生物生長，延長使用壽命。

12、所述絡(luò)合劑由乙二胺四乙酸、次氮基三乙酸和二亞乙基三胺五乙酸按重量比(4～5):3:2混合制備，該絡(luò)合劑用于與金屬離子絡(luò)合，提高穩(wěn)定性和耐蝕性。

13、所述增稠劑由羥乙基纖維素、羧甲基纖維素和聚丙烯酰胺按重量比(5～6):3:1混合制備，該增稠劑用于調(diào)節(jié)粘度，優(yōu)化涂布性能。

14、所述分散劑由聚丙烯酸鈉、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯和聚甲基丙烯酸銨鹽按重量比(4～5):3:2混合制備，該分散劑用于增強(qiáng)納米顆粒和其他固體的分散穩(wěn)定性。

15、所述ph調(diào)節(jié)劑由磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉按重量比(6～7):3混合制備，該ph調(diào)節(jié)劑用于維持ph值穩(wěn)定，確保處理效果一致性。

16、一種上述納米冷軋汽車板表面硅烷復(fù)合前處理劑的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

17、①納米硅烷復(fù)合物與有機(jī)溶劑的混合：按配比取納米硅烷復(fù)合物加入有機(jī)溶劑中，攪拌速度為400～600轉(zhuǎn)/分，攪拌時間為15～20分鐘，溫度在55℃～65℃。

18、②添加輔助成分：將所述酸性催化劑、表面活性劑、緩蝕劑按配比依次加入步驟①的混合物中，將攪拌速度提升至600～800轉(zhuǎn)/分，攪拌時間為65～80分鐘，溫度為65～75℃。

19、③添加所述穩(wěn)定劑、消泡劑、防腐劑、絡(luò)合劑、增稠劑、分散劑、ph調(diào)節(jié)劑：按照配方比例，先加入絡(luò)合劑、ph調(diào)節(jié)劑至步驟②的混合物中并將攪拌速度調(diào)整至800～1000轉(zhuǎn)/分，再加入增稠劑和分散劑，提高攪拌速度至1000～1200轉(zhuǎn)/分，最后添加其余助劑，將攪拌速度提升到1800～2000轉(zhuǎn)/分進(jìn)行混合，上述操作過程中攪拌溫度控制為75℃～85℃；

20、④將去離子水加入步驟③獲得的混合物中，調(diào)整總量至所需份數(shù)，保持?jǐn)嚢杷俣仍?800～2000轉(zhuǎn)/分，攪拌時間90～120分鐘，獲得納米冷軋汽車板表面硅烷復(fù)合前處理劑。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

22、本發(fā)明基于納米技術(shù)的冷軋汽車板表面硅烷復(fù)合前處理劑，以其高穩(wěn)定性、強(qiáng)附著力和耐腐蝕性、環(huán)保簡便的制備方法以及良好的通用性和適應(yīng)性，成為了汽車工業(yè)中一種高效、環(huán)保且實用的創(chuàng)新解決方案。該方法將納米技術(shù)與硅烷復(fù)合物相結(jié)合，利用納米材料的高比表面積和高反應(yīng)活性，將硅烷復(fù)合物均勻分散于溶劑中，形成穩(wěn)定的前處理劑，且制備方法簡便，適合工業(yè)化生產(chǎn)，克服了傳統(tǒng)表面前處理方法的不足，具有環(huán)保、高效、穩(wěn)定等優(yōu)點。該前處理劑不僅可以提高冷軋汽車板表面的質(zhì)量，還可以為后續(xù)涂層提供良好的附著力和耐腐蝕性，延長涂層的使用壽命，為汽車表面前處理技術(shù)提供了一種新的解決方案。