專利名稱：含金屬鋅的復合硅烷膜的制備方法及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含金屬鋅的復合硅烷膜的制備方法及其用途。
背景技術(shù)：
眾所周知，除了少量貴重惰性金屬(鉬、金等)外，絕大多數(shù)金屬由于在自然條件下易發(fā)生腐蝕，在使用之前一般都要經(jīng)過防護處理以提高其耐蝕性能，延長使用壽命。目前實際應(yīng)用的防護技術(shù)的共同點是，金屬一般都要經(jīng)過預處理，以提高金屬與防護層的結(jié)合力和增強金屬的耐蝕性。鉻酸鹽鈍化處理與磷酸鹽轉(zhuǎn)化是兩種最常用的金屬表面預處理技術(shù)，且處理效果極佳。然而，Cr6+是一種強致癌物質(zhì)，對生物體和環(huán)境都有很大的危害，而傳統(tǒng)磷化工藝也會產(chǎn)生大量的有害廢液引起水體富營養(yǎng)化等。近年來，隨著人們對環(huán)保問題和健康的日益重視，這兩種金屬表面預處理工藝越來越受到限制。硅烷化預處理技術(shù)是近年來出現(xiàn)的一種新型金屬預處理技術(shù)，主要是采用環(huán)境友好的硅烷偶聯(lián)劑為原料對金屬進行預處理，可以有效的避免鉻酸鹽和磷酸鹽處理時對環(huán)境造成的污染。但是，傳統(tǒng)方法，如浸涂，旋涂等制備的硅烷膜較薄，且不完整，一旦硅烷膜在腐蝕性環(huán)境中失效，金屬基體就直接暴露在腐蝕性環(huán)境中，迅速被腐蝕。Mandler 等人(Advanced Materials 11(5) 384-388.)提出采用陰極電沉積技術(shù)，利用陰極電位下產(chǎn)生的OH—促進硅烷/硅醇在基體表面成膜，提高了硅烷膜的厚度。而胡吉明等人采用陰極電沉積技術(shù)制備出防護性硅烷膜用于鋁合金的腐蝕防護，與傳統(tǒng)的浸涂成膜技術(shù)相比，陰極電沉積由于促進了硅烷的縮聚成膜過程，制備得到了更加致密，耐蝕性能更好的硅烷膜，然而單獨硅烷膜僅起到機械屏障保護作用，一旦膜層破裂，起不到后續(xù)的防護效果。金屬ai層作為鋼鐵材料的防護層應(yīng)用由來已久，其中ai層起到“犧牲陽極” 優(yōu)先被腐蝕溶解，從而為鋼鐵提供外加電子使其得到陰極保護。然而，單獨金屬ai保護層的消耗速度過快，造成資源浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有硅烷膜防護技術(shù)的不足，并參考ai鍍層的防護原理的基礎(chǔ)上，提供一種含金屬鋅的復合硅烷膜的制備方法及其用途。含金屬鋅的復合硅烷膜的制備方法的步驟如下
1)向電解槽中加入0.5 -10mL硅烷，1 40 mL水，1 90mL有機溶劑，用醋酸調(diào)節(jié)pH為3. 0 9. 0，置于25 40°C恒溫水中水解0. 5 48h,加入0. 005 1. Omol/L的鋅鹽，攪拌均勻，得到沉積液；
2)被保護的金屬基材放入除油液中于30 60°C下超聲5 60分鐘，用自來水沖去電極表面殘留堿液，去離子水沖洗電極表面后吹干置于干燥器中，待用；
3)以被保護的金屬基材置于沉積液中作為陰極，以石墨或鉬片為陽極， 在-1. 3V -1. OV電位下，相對Ag/AgCl參比電極，電沉積1 30 min ；
4)用高壓氮氣吹去附著在金屬基材表面殘余的硅烷溶液，之后放入空氣鼓風干燥箱，80 150°C下固化30 90 min。 所述的硅烷為單硅烷或雙硅烷，單硅烷的結(jié)構(gòu)通式為
權(quán)利要求
1.一種含金屬鋅的復合硅烷膜的制備方法，其特征在于它的步驟如下1)向電解槽中加入0.5 10 mL硅烷，1 40 mL水，1 90mL有機溶劑，用醋酸調(diào)節(jié) pH為3. 0 9· 0，置于25 40°C恒溫水中水解0. 5 48h，加入0. 005 1. Omol/L的鋅鹽， 攪拌均勻，得到沉積液；2)被保護的金屬基材放入除油液中于30 60°C下超聲5 60分鐘，用自來水沖去電極表面殘留堿液，去離子水沖洗電極表面后吹干置于干燥器中，待用；3)以被保護的金屬基材置于沉積液中作為陰極，以石墨或鉬片為陽極， 在-1. 3V -1. OV電位下，相對Ag/AgCl參比電極，電沉積1 30 min ；4)用高壓氮氣吹去附著在金屬基材表面殘余的硅烷溶液，之后放入空氣鼓風干燥箱， 80 150°C下固化30 90 min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含金屬鋅的復合硅烷膜的制備方法，其特征在于所述的硅烷為單硅烷或雙硅烷，單硅烷的結(jié)構(gòu)通式為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含金屬鋅的復合硅烷膜的制備方法，其特征在于所述有機溶劑為甲醇，乙醇，正丙醇，異丙醇、正丁醇或乙酸乙酯中的任一種或兩種以上的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含金屬鋅的復合硅烷膜的制備方法，其特征在于所述的鋅鹽為硝酸鋅，硫酸鋅，醋酸鋅中的任一種或兩種以上的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含金屬鋅的復合硅烷膜的制備方法，其特征在于所述的除油液的組成為碳酸鈉8g/L、硅酸鈉5g/L、多聚磷酸鈉8g/L，十二烷基磺酸鈉lg/L、烷基酚聚氧乙烯醚5mL/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含金屬鋅的復合硅烷膜的制備方法，其特征在于所述的被沉積金屬為碳鋼，碳鋼為低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼。
7.—種如權(quán)利要求1所述方法制備的含金屬鋅的復合硅烷膜的用途，其特征在于含金屬鋅的復合硅烷膜用于金屬的腐蝕防護。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含金屬鋅的復合硅烷膜的制備方法及其用途。它的步驟如下1)向電解槽中硅烷、水和有機溶劑的混合溶液，恒溫水解，加入一定濃度的鋅鹽，攪拌均勻，得到沉積液；2)被保護的金屬基材經(jīng)除油、沖洗、吹干待用；3)以被保護的金屬基材置于沉積液中作為陰極，以石墨或鉑片為陽極，在-1.3V~-1.0V電位下，相對Ag/AgCl參比電極，電沉積1~30min；4)用高壓氮氣吹去附著在金屬基材表面殘余的硅烷溶液，之后放入空氣鼓風干燥箱，80~150℃下固化30~90min。本發(fā)明成本低廉，環(huán)境友好，能明顯延長金屬在空氣中的存放時間，并且顯著提高金屬在腐蝕性介質(zhì)中的耐蝕性能，降低金屬的腐蝕速率。
文檔編號C25D3/22GK102268707SQ201110187819
公開日2011年12月7日 申請日期2011年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月6日
發(fā)明者伍廉奎, 胡吉明 申請人:浙江大學