[发明专利]铝合金表面硅烷-镧盐复合膜的制备方法

说明书

本发明涉及铝合金表面硅烷‑镧盐复合膜的制备方法，属于金属材料表面处理技术领域，采用镧盐对硅烷膜进行掺杂改性，并在改进的鼓风干燥箱内进行干燥，以两步法制备了硅烷‑镧盐复合膜，即先在乙醇体系中沉积一层双‑[3‑（三乙氧基）硅丙基]‑四硫化物（BTESPT）薄膜，再在经硅烷化的铝表面沉积镧盐转化膜，提高了保护膜的防护性能及自愈能力，提高了铝合金的使用寿命。

技术领域

本发明属于金属材料表面处理技术领域，主要用于铝合金型材涂装前的表面处理，具体涉及铝合金表面硅烷-镧盐复合膜的制备方法。

背景技术

铝合金在制造过程中，由于追求高的机械性能和综合性能而添加各种合金元素，如Zn、Mg、Cu、Si等。这些元素的存在使得铝合金内部化学成分和组织不均匀，使得铝合金材料在使用环境（尤其是Cl^-存在的条件下）中极易造成微电池腐蚀，影响材料的使用寿命。所以铝及其合金的防护越来越受到人们的重视。铬酸盐钝化处理在铝合金的表面处理中得到了广泛的应用，但由于六价铬有毒，随着人类社会的发展及科学技术水平的提高，人们的环境保护意识越来越强，进行铬酸盐钝化技术的替代研究已经成为金属防腐蚀领域一个重要的方向和亟待解决的问题。

金属表面稀土转化处理主要由稀土化合物在基体金属表面沉积而成，工艺简单、无毒、无污染、成本低，已经成为无铬替代处理技术研究的热点。如文献《铝合金表面镧转化膜工艺优化》（科技信息，2013，15，第61页）介绍了一种以LaCl₃·7H₂O作为主盐，在铝及铝合金表面制备含有较少裂纹稀土转化膜的改进工艺，但稀土转化膜的膜质不均匀，并且当膜达到一定厚度就变得蓬松、易脱落，导致其防腐蚀性能下降。

绿色硅烷化技术在金属表面处理方面的优势显而易见，已引起越来越多研究者的关注。但由于硅烷膜的厚度很小（仅为几百纳米），且在腐蚀防护中仅起到物理阻挡层的作用，膜层中存在孔隙和裂缝，一旦膜层遭到破坏，基体金属开始迅速腐蚀，因此采用单一硅烷膜保护金属的效果还不够理想。目前，最受关注的用于铝合金表面的稀土转化膜技术基本上都是基于Ce³⁺进行的。如文献《铝管表面BTESPT硅烷稀土复合膜的制备及耐蚀性的研究》（电镀与环保，2009，29（5）：第30~34页）采用浸渍法制备硅烷稀土复合膜，通过先在铝管表面制备一层双-[3-（三乙氧基）硅丙基]-四硫化物（简称BTESPT，其CAS号为40372-72-3）硅烷薄膜，再在膜上沉积稀土铈转化膜以制得硅烷稀土复合膜，该工艺直接制得的转化膜存在较为严重的开裂问题，需经过后处理或聚合物复合等方法才能抑制裂纹，并且铈盐的市场价格较高，因此以此种方法制得的硅烷稀土复合膜工业化成本较高。

上述文献所得防护膜不同程度的存在膜层薄，防护性能、硅烷膜自愈能力不理想及成本高等问题。

实际情况中，复合膜的制备工艺中对膜的干燥过程通常是在鼓风干燥箱中进行，而现有的鼓风干燥箱内的多为托盘结构，将需要固化的物件平放在托盘上进行固化，物件的上表面因未和其他物件接触，固化速度快，而其下表面因和托盘面接触固化速度慢，最终使物件的固化不均匀，导致只对物件的固化好的一面进行使用，造成不必要的浪费，只是将需要固化的物件平放在托盘上，通过外界的碰撞或者来自设备自身的震动，都会使物件在设备内部窜动，不利于物件的固化，部分夹持装置采用夹子夹住物件进行固化，但这样会破坏物件表层的结构，影响固化效果。故需要对鼓风干燥箱中的结构进行改进，使其能够提高膜的固化效果，避免膜结构的破坏。

发明内容

本发明目的是提供铝合金表面硅烷-镧盐复合膜的制备方法，采用镧盐对硅烷膜进行掺杂改性，并在改进的鼓风干燥箱内进行干燥，以两步法制备了硅烷-镧盐复合膜，即先在乙醇体系中沉积一层双-[3-（三乙氧基）硅丙基]-四硫化物（BTESPT）薄膜，再在经硅烷化的铝表面沉积镧盐转化膜，提高了保护膜的防护性能及自愈能力，提高了铝合金的使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：