[发明专利]金属基体上自清洁超疏水转化膜及其制备方法、成膜剂

权利要求书

1.一种金属基体上自清洁超疏水转化膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下内容：

获得转化膜的成膜剂，转化膜的成膜剂主要包括以下组分：硅烷交联剂、腐蚀抑制剂、离子辅助剂、成膜促进剂、表面能调节剂、pH调节剂；

所述离子辅助剂为能与金属基体发生置换反应的彩色金属盐，

成膜促进剂为能促进硅烷与金属基体发生键合反应，同时能够氧化离子辅助剂中的金属元素，所述成膜促进剂为双氧水，既能作为氧化剂又能作为促进剂；所述的表面能调节剂为长链脂肪酸；

所述表面能调节剂能与由离子辅助剂引入的被氧化的金属元素或其氧化物生成具有特定颜色的盐；

将腐蚀抑制剂、表面能调节剂、成膜促进剂、离子辅助剂按比例添加至水解后的硅溶胶中，磁力搅拌使其充分溶解，形成透明均一的复合成膜液，最后采用pH调节剂将上述复合成膜液的溶液pH值调整为弱酸性，即得到转化膜的成膜剂；所述成膜时间为3-60min，pH=3～5；

成膜剂中各主要组分的含量是：

硅烷交联剂：1%～10%（V%）

腐蚀抑制剂：0.001～0.005（mol/L）

离子辅助剂：0.01～0.1（mol/L）

成膜促进剂：2～5（ml/L）

表面能调节剂：0.01～0.1（mol/L）

pH调节剂：3～5 (pH)；

上述的体积百分比是相对整个成膜剂的百分比，浓度范围也是基于整个成膜剂体系的浓度范围；

所述腐蚀抑制剂为稀土盐类抑制剂，所述pH调节剂为质量分数为4%～10%的硝酸溶液；

基于氧化自组装反应逐步生长成膜的原理，通过在离子沉积的过程中实现氧化并通过自组装生成脂肪酸盐生长成膜，形成具有特定颜色的脂肪酸盐，并在金属基体表面生长成膜，且在成膜过程中与硅烷/缓蚀剂相互交联协同防护，在金属基体表面形成致密膜层。

2.根据权利要求1所述的金属基体上自清洁超疏水转化膜的制备方法，其特征在于，该制备方法的具体步骤是：

第一步，将硅烷交联剂、乙醇、去离子水按 4:6:90比例进行混合，并施加磁力搅拌1h，静置水解至少48h，得到水解硅溶胶；

第二步，将腐蚀抑制剂、表面能调节剂、成膜促进剂、离子辅助剂按比例添加至水解后的硅溶胶中，磁力搅拌使其充分溶解，形成透明均一的复合成膜液，最后采用pH调节剂将上述复合成膜液的溶液pH值调整为弱酸性，即得到转化膜的成膜剂；

第三步，将经过预处理的清洁镀锌钢试样，室温下浸入配制好的转化膜的成膜剂中，保持不同成膜时间，随后缓慢取出，采用无水乙醇对膜层进行反复冲洗，以去除残留在试样表面上的成膜剂，随后采用60～80℃热风将其表面吹干；最后，将制备的试样置于80～150℃烘箱中干燥固化10～30min，随后冷却至室温，得到外观为彩色的超疏水转化膜。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述金属基体包括但不限于电镀锌层、热浸镀锌层、锌铝合金系列镀层、纯锌或锌铝合金金属，铝及铝合金。

4.根据权利要求1所述的金属基体上自清洁超疏水转化膜的制备方法，其特征在于，所述的硅烷交联剂为乙烯基硅氧烷、甲基硅氧烷、乙基硅氧烷、氟烷基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷以及双硅烷中的至少一种；

所述腐蚀抑制剂包括硝酸铈、氯化铈、硝酸镧、氯化镧中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的金属基体上自清洁超疏水转化膜的制备方法，其特征在于，所述的表面能调节剂包括硬脂酸、肉豆蔻酸、十四酸、全氟辛酸或十二酸中的至少一种；所述离子辅助剂为硝酸铜、氯化铜、硫酸铜、或醋酸铜中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的金属基体上自清洁超疏水转化膜的制备方法，其特征在于，所述转化膜具有彩色外观和防腐、自清洁性功能；当离子辅助剂为能溶于水的铜盐时，转化膜为蓝色外观。