一种金属表面硅烷化处理剂及其处理工艺
阅读说明：本技术 一种金属表面硅烷化处理剂及其处理工艺 (Metal surface silanization treating agent and treating process thereof ) 是由 彭操坪 张东海 吉东东 葛欣 周礼 于 2020-12-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种金属表面硅烷化处理剂及其处理工艺,所述处理剂包括有机硅烷、有机酸溶液、甲醇、促进剂和纯水,所述处理剂各组分的重量比为：有机硅烷2-10％,有机酸溶液7-8％,甲醇10-17％,促进剂1-8％,纯水60-75％,涉及金属处理技术领域,通过将金属浸泡脱脂剂3-5min,烷水解后通过其SiOH基团和金属表面的MeOH基团通过缩水反应而快速吸附于金属表面,硅烷处理后更易清洗,显著减少水耗量,所有金属出渣量小于0.1g/m2,不含氧化还原剂,无氮氧化物废气排放,常温运行,相比于磷化加热显著减少热能。(The invention discloses a metal surface silanization treating agent and a treating process thereof, wherein the treating agent comprises organosilane, organic acid solution, methanol, an accelerant and pure water, and the treating agent comprises the following components in parts by weight: 2-10% of organosilane, 7-8% of organic acid solution, 10-17% of methanol, 1-8% of accelerator and 60-75% of pure water, and relates to the technical field of metal treatment, wherein the metal is soaked in the degreasing agent for 3-5min, and after alkane is hydrolyzed, SiOH groups and MeOH groups on the metal surface are quickly adsorbed on the metal surface through a glycidyl reaction, so that the metal surface is easier to clean after silane treatment, the water consumption is remarkably reduced, the slag output of all metals is less than 0.1g/m2, the metal surface contains no redox agent, no nitrogen oxide waste gas is discharged, the metal surface is operated at normal temperature, and compared with phosphating and heating, the heat energy.)
技术领域
本发明属于金属处理领域，特别是涉及有金属表面硅烷化处理剂及其处理工艺。
背景技术
磷化是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。磷化的目的主要是:给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；在金属冷加工工艺中起减摩润滑作用，但磷化过程中会产生大量的废渣，以及氮氧化物废气，并且耗能大，大大增加成本。
发明内容
本发明为一种金属表面硅烷化处理剂及其处理工艺，解决了磷化过程中会产生大量的废渣，以及氮氧化物废气，并且耗能大，大大增加成本的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种金属表面硅烷化处理剂，所述处理剂包括有机硅烷、有机酸溶液、甲醇、促进剂和纯水。
进一步地，所述处理剂各组分的重量比为：有机硅烷2-10％，有机酸溶液7-8％，甲醇10-17％，促进剂1-8％，纯水60-75％。
进一步地，所述有机硅烷的基本分子式为R’(CH2)n-Si-(OR)3。
式中OR是可水解的基团，R’是有机官能团。
进一步地，所述有机酸溶液具体为丙酸和羟基乙酸，且丙酸和羟基乙酸的比例为1:1。
进一步地，所述促进剂为异丙基氧化钛和碳酸钠，且异丙基氧化钛和碳酸钠为1:2。
一种金属表面硅烷化处理剂的处理工艺，包括如下步骤；
步骤一，脱脂，在45-60℃下，通过脱脂剂对金属进行喷淋2-3min，浸泡4-6min，沥干10-15min
步骤二，水洗，在温度20-30℃下，通过纯水浸泡金属3-5min，喷淋1min，沥干10-15min；
步骤三，覆膜，将金属浸泡脱脂剂3-5min，烷水解后通过其SiOH基团和金属表面的MeOH基团通过缩水反应而快速吸附于金属表面，反应式为SiOH+MeOH＝SiOMe+H2O；
硅烷在金属界面上形成Si-O-Me共价键，剩余的硅烷分子则通过SiOH基团之间的缩聚反应在金属表面上形成具有Si-O-Si三维网状结构的硅烷膜，分子通式为：
步骤四，水洗，在温度20-30℃下，通过纯水浸泡金属3-5min，喷淋1min，沥干10-15min；
步骤五，喷粉，硅烷膜在烘干过程中和后道的塑粉层通过交联反应结合在一起，形成牢固的化学键，基材与硅烷和塑粉层之间可以通过化学键形成稳固的膜层结构。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明设计金属表面硅烷化处理剂，处理剂包括有机硅烷、有机酸溶液、甲醇、促进剂和纯水，不含有害重金属，如镍、铬、铜等，硅烷转化的化学品中不含磷和磷根离子。
2、本发明的金属表面硅烷化处理剂的处理工艺，通过将金属浸泡脱脂剂3-5min，烷水解后通过其SiOH基团和金属表面的MeOH基团通过缩水反应而快速吸附于金属表面，硅烷处理后更易清洗，显著减少水耗量，所有金属出渣量小于0.1g/m2，不含氧化还原剂，无氮氧化物废气排放，常温运行，相比于磷化加热显著减少热能。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例一
本发明为一种金属表面硅烷化处理剂，处理剂包括有机硅烷、有机酸溶液、甲醇、促进剂和纯水，处理剂各组分的重量比为：有机硅烷2％，有机酸溶液7％，甲醇10％，促进剂1％，纯水60％。
有机硅烷的基本分子式为R’(CH2)n-Si-(OR)3。
式中OR是可水解的基团，R’是有机官能团，
本发明的有机酸溶液具体为丙酸和羟基乙酸，且丙酸和羟基乙酸的比例为1:1，促进剂为异丙基氧化钛和碳酸钠，且异丙基氧化钛和碳酸钠为1:2。
一种金属表面硅烷化处理剂的处理工艺，包括如下步骤；
步骤一，脱脂，在45-60℃下，通过脱脂剂对金属进行喷淋2min，浸泡4min，沥干10min；步骤二，水洗，在温度2℃下，通过纯水浸泡金属3min，喷淋1min，沥干10-min；步骤三，覆膜，将金属浸泡脱脂剂3min，烷水解后通过其SiOH基团和金属表面的MeOH基团通过缩水反应而快速吸附于金属表面，反应式为SiOH+MeOH＝SiOMe+H2O；
硅烷在金属界面上形成Si-O-Me共价键，剩余的硅烷分子则通过SiOH基团之间的缩聚反应在金属表面上形成具有Si-O-Si三维网状结构的硅烷膜，分子通式为：
步骤四，水洗，在温度20℃下，通过纯水浸泡金属3min，喷淋1min，沥干10min；步骤五，喷粉，硅烷膜在烘干过程中和后道的塑粉层通过交联反应结合在一起，形成牢固的化学键，基材与硅烷和塑粉层之间可以通过化学键形成稳固的膜层结构。
实施例二
本发明为一种金属表面硅烷化处理剂，处理剂包括有机硅烷、有机酸溶液、甲醇、促进剂和纯水，处理剂各组分的重量比为：有机硅烷10％，有机酸溶液7-8％，甲醇10％17，促进剂8％，纯水75％。
有机硅烷的基本分子式为R’(CH2)n-Si-(OR)3。
式中OR是可水解的基团，R’是有机官能团，
本发明的有机酸溶液具体为丙酸和羟基乙酸，且丙酸和羟基乙酸的比例为1:1，促进剂为异丙基氧化钛和碳酸钠，且异丙基氧化钛和碳酸钠为1:2。
一种金属表面硅烷化处理剂的处理工艺，包括如下步骤；
步骤一，脱脂，在60℃下，通过脱脂剂对金属进行喷淋3min，浸泡6min，沥干15min；步骤二，水洗，在温度30℃下，通过纯水浸泡金属5min，喷淋1min，沥干15min；步骤三，覆膜，将金属浸泡脱脂剂5min，烷水解后通过其SiOH基团和金属表面的MeOH基团通过缩水反应而快速吸附于金属表面，反应式为SiOH+MeOH＝SiOMe+H2O；硅烷在金属界面上形成Si-O-Me共价键，剩余的硅烷分子则通过SiOH基团之间的缩聚反应在金属表面上形成具有Si-O-Si三维网状结构的硅烷膜，分子通式为：
步骤四，水洗，在温度30℃下，通过纯水浸泡金属5min，喷淋1min，沥干15min；步骤五，喷粉，硅烷膜在烘干过程中和后道的塑粉层通过交联反应结合在一起，形成牢固的化学键，基材与硅烷和塑粉层之间可以通过化学键形成稳固的膜层结构。
本发明通过将金属浸泡脱脂剂3-5min，烷水解后通过其SiOH基团和金属表面的MeOH基团通过缩水反应而快速吸附于金属表面，硅烷处理后更易清洗，显著减少水耗量，所有金属出渣量小于0.1g/m2，不含氧化还原剂，无氮氧化物废气排放，常温运行，相比于磷化加热显著减少热能。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料过着特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
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