[发明专利]一种水性自组装金属钝化剂

说明书

本发明提供一种水性自组装金属钝化剂，其包括巯基化合物、含氮五元杂环化合物、表面活性剂、PH调节剂和水。与一般的自组装技术相比，本发明的水性自组装金属钝化剂采用了水性分散体系更为环保，更为安全；本发明采用选择性高、吸附效果好的含氮五元杂环化合物作为硫醇类自组装膜的填充与补强，提升了金属的耐腐蚀性能及抗变色能力。

技术领域

本发明涉及金属表面处理，尤其涉及一种水性自组装金属钝化剂。

背景技术

自组装单分子膜(Self-Assembled Monolayers)是超分子化学的一个重要组成部分，其是利用固体表面在稀溶液中吸附活性物质而形成的有序分子组织，通过固液界面间的化学吸附或化学反应,在基片上形成化学键连接的、取向紧密排列的二维有序单层膜。自1946年Zisman提出了在洁净的金属表面通过表面活性剂的吸附(即自组装)制备单分子膜的方法，这拉开了自组装单分子膜研究的序幕，近三十年中，自组装膜在构造、表征、理论及应用研究无论在深度还是在广度方面均取得了一定的进步。

因金、银、铜具有良好的化学稳定性、导电、导热、可焊性及通导信号能力，在通讯、电子、电工产品中使用其镀层(电镀或化学镀)作为零部件表面的功能层，得到广泛的应用，特别是在电子插接件、连接器、天线、滤波器、PCB板、半导体等行业，同时，金银铜镀层具有良好的装饰性，也常用于五金件、日常装饰品上。

作为镀金的原料，金价格十分昂贵，近五年始终在1100美元/盎司以上，电镀金时，镀层厚度非常薄，通讯产品上常采用闪镀金工艺，其镀层厚度小于0.1μm，这样，镀层的耐腐蚀能力有限，覆盖率也不高，而电子产品服役寿命长，要求可靠性高，不通过必要处理来提高耐蚀性，很难满足产品使用要求。银镀层则极易受到硫化物、氧化氮等侵蚀而变黑、变黄，在空气中长期放置也容易变色，从而失去其本来良好的电学性能，铜镀层化学性质与银镀层较为类似，在大气中也容易产生腐蚀变色等现象，不仅影响外观，严重的，产生的腐蚀介质会造成电路短路、断路、脱焊、过热等故障，使整个电器性能劣化甚至失效。同理，钯、镍等金属镀层祼雾于大气中时，氧化腐蚀也是常见问题。

通过在镀层表面形成一层薄的保护层来提高其防护性能是工业通用的方法，过去常用含Cr⁶⁺的化学钝化或电化学钝化，取得较好的效果，但因含有害的Cr⁶⁺而受到禁止，一种涂覆有机树脂层提高了镀层的抗腐蚀性,但却降低了导电导热等性能。

而自组装技术具有环保、防护效果好近年来倍受青睐，金、银、钯、铜等贵金属镀层通过自组装保护膜后，可以大大提高其抗盐雾、SO₂、NO_X、CO₂、酸性等介质能力，而表面纳米级的保护层也不影响贵金属层本身的导电、导热、可焊性等方面的性能。

目前在应用方面，自组装溶液往往采用有机溶剂，溶解硫醇类化合物，并添加适量的表面活性剂，主成膜物质为硫醇类化合物，对改善金属的耐腐蚀性等性能有一定效果，然而有机溶剂不够环保，含硫醇的高分子与金、银、铜等原子表面形成的化学键是一种排列有序的结构，金属表面可能大量存在的位错、晶界处、或受金属含量中的杂质的影响等，金属表面经自组装溶液处理后形成的镀膜表面存在一定的间隙，腐蚀介质渗入间隙，从而降低材料的抗腐蚀性。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种水性自组装金属钝化剂。

一种水性自组装金属钝化剂，其包括巯基化合物、含氮五元杂环化合物、表面活性剂、PH调节剂和水。

所述巯基化合物包含以下物质中的至少一种：含一个巯基的化合物、含二个巯基的化合物或烷基硫醇。