纳米表面处理剂及其覆盖于金属材料表面的处理方法
【技术领域】
[0001]本发明有关于一种金属材料表面处理方法，尤指一种将纳米表面处理剂披覆于金属材料表面以产生一保护膜，并增强该保护膜与材料表面的接合强度，达到防锈蚀以及耐磨功效的表面处理方法。
【背景技术】
[0002]由于金属容易氧化，因此一般的金属制品通常会经过一道表面处理的步骤，来使得该金属制品表面形成一防护膜，以避免金属氧化，并且方便进行后续的处理。
[0003]目前所用的金属表面处理方法，包括以酸作化成处理(convers1n)或将金属放置在酸液中以阳极氧化(anodizing)来产生一层粗糙多孔的金属氧化物层，这样在后续处理时才能用接着剂来粘着或上漆。
[0004]目前所用的酸作化成处理步骤，其是先将金属表面素材经过脱脂洗净步骤以去除表面油污后，经过水洗步骤以确保金属表面的清洁，接着以酸洗步骤来去除离型剂(金属脱模时所用的脱模剂)，之后再经过一次水洗步骤去除酸洗液，随后进行皮膜化成处理，该皮膜化成处理是将金属浸溃于一化成皮膜剂中，使该化成皮膜剂与多孔的金属表面反应以形成一皮膜，以达到皮膜防护功能，使金属在后续上漆时能够达到物理性附着的效果，最后再经过一次水洗步骤以及水切干燥步骤，即可得到一具有皮膜防护层的金属。
[0005]上述方法已沿用多年，虽然具有一定的效果，但步骤太过繁杂，同时由于酸洗过程中使用的酸液多为含有重金属如:铬离子(六价铬)、钒离子、锰离子等，因此对环境造成极大的污染，而且无法降低生产成本。
【发明内容】
[0006]有鉴于现有技术的不足及种种不便，本发明的目的在于提供一种纳米表面处理剂覆盖于金属材料表面的处理方法，使所述金属材料表面以化学键结形式形成一防锈蚀、耐磨的保护膜，并主要应用于金属材料表面，特别是扣件表面。
[0007]为了达到上述目的，本发明的纳米表面处理剂覆盖于金属材料表面的处理方法包括以下步骤:
[0008]前处理，将一金属材料表面的油污、杂质去除；
[0009]活化处理，将金属材料浸泡于酸性或碱性溶液中进行活化，去除材料表面的氧化物，并形成氢氧基；
[0010]薄膜处理，将纳米表面处理剂以现有技术如:浸镀、喷涂或滚轮涂布方式披覆于金属材料表面，直到纳米表面处理剂与所述金属材料表面产生化学键结，形成一保护膜；其中所述纳米表面处理剂是由至少一种烷氧化物、水以及碱性化合物相混合，并由所述碱性化合物催化烷氧化物与水进行缩合反应所形成的纳米溶液，且所述纳米表面处理剂进一步包含有树脂；以及
[0011]熟化处理，利用一加热手段对所述保护膜加热，形成一抗蚀层。
[0012]在本发明提供的纳米表面处理剂覆盖于金属材料表面的处理方法中，较佳的是，所述树脂选自酸醇树脂、氨基树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酯树月旨、聚酰胺树脂、聚胺基甲酸乙酯树脂、亚克力树脂、硅氧树脂、氟碳树脂、聚脲酸酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚炔树脂、聚乙二醇树脂、聚乙烯吡咯烷酮、聚烯树脂和聚醋酸乙烯酯中的一种或几种的组合。
[0013]在本发明提供的纳米表面处理剂覆盖于金属材料表面的处理方法中，更佳的是，所述纳米表面处理剂进一步包含有助剂，所述助剂选自流平剂、分散剂、消泡剂、增稠剂、防缩孔剂、干燥促进剂及杀菌剂。
[0014]在本发明提供的纳米表面处理剂覆盖于金属材料表面的处理方法中，较佳的是，上述烷氧化物的通式为(OR) xM-0-M(OR) x、(R) y (OR) x yM_0_M(OR) x y (R)y, (OR) XM、M(OR) x y (R),或(OR)xM-O-M(OR)x ;其中R选自于:烷基、烯基、芳香基、卤烷基及氢；其中M选自:招、铁、钛、错、铪、娃、铭、铯、钼、铟、锡、金、锗、铜及钽；其中x>y,且X为2、3、4或5, y为1、2、3或4。
[0015]在本发明提供的纳米表面处理剂覆盖于金属材料表面的处理方法中，较佳的是，上述碱性化合物选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、一级胺、二级胺、三级胺和乙醇钠中一种或几种的组合。
[0016]在本发明提供的纳米表面处理剂覆盖于金属材料表面的处理方法中，更佳的是，所述纳米表面处理剂进一步包含有蜡，所述蜡选自水性蜡、油性蜡及合成蜡，并通过改变所述蜡的添加量调整保护膜经熟化处理后形成的抗蚀层表面的摩擦系数。
[0017]本发明的纳米表面处理剂是由至少一种烷氧化物、水以及碱性化合物相混合，并由所述碱性化合物催化烷氧化物与水进行缩合反应所形成的纳米溶液，且所述纳米表面处理剂进一步包含有树脂。
[0018]本发明提供的纳米表面处理剂，较佳的是，所述烷氧化物的通式为(OR)xM-0-M(OR)x, (R)y (OR)x yM-0-M(OR)x y (R)y、(OR)XM、M(OR)x y (R)y 或(OR)xM_0_M(OR)x ;其中 R选自:烧基、稀基、芳香基、齒烧基及S ;其中M选自:招、铁、钦、错、給、娃、铭、艳、怕、钢、锡、金、锗、铜及钽；其中x>y，且X为2、3、4或5，y为1、2、3或4。
[0019]本发明提供的纳米表面处理剂，较佳的是，上述碱性化合物选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、一级胺、二级胺、三级胺和乙醇钠中的一种或几种的组合。
[0020]本发明提供的纳米表面处理剂，更佳的是，所述树脂选自酸醇树脂、氨基树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯、聚酯、聚酰胺、聚胺基甲酸乙酯树脂、亚克力树脂、硅氧树脂、氟碳树脂、聚脲酸酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚炔树脂、聚乙二醇树脂、聚乙烯吡咯烷酮、聚烯树脂和聚醋酸乙烯酯中的一种或几种的组合。
[0021]本发明提供的纳米表面处理剂，最佳的是，所述纳米表面处理剂进一步包含有助剂，所述助剂选自流平剂、分散剂、消泡剂、增稠剂、防缩孔剂、干燥促进剂及杀菌剂。
[0022]本发明提供的纳米表面处理剂，更佳的是，上述纳米表面处理剂进一步包含有蜡，所述蜡选自水性蜡、油性蜡及合成蜡。
[0023]利用本发明的纳米表面处理剂覆盖于扣件的处理方法，其包含下列步骤:
[0024](a)脱脂，将一扣件素材经过脱脂剂处理以去除表面油污；
[0025](b)酸蚀处理，以一酸性溶液对所述扣件素材表面进行酸蚀处理，所述扣件素材表面显露出金属原色、灰色或黑色，并促使所述扣件素材表面活性化；
[0026](C)电镀处理，以一电镀方式于上述扣件素材表面形成一轻金属层；
[0027](d)钝化处理，于具有上述轻金属层的所述扣件素材表面披覆一钝化镀液，直到所述钝化镀液于所述轻金属层表面形成一钝化层；
[0028](e)薄膜处理，披覆一纳米表面处理剂于所述钝化层表面，直到纳米表面处理剂与所述钝化层表面产生化学键结，形成一薄膜；以及
[0029](f)熟化处理，利用加热工艺对上述薄膜加热，形成一抗蚀层；
[0030]其中，所述纳米表面处理剂是由至少一种烷氧化物、水以及碱性化合物相混合，并由所述碱性化合物催化烷氧化物与水进行缩合反应所形成的纳米溶液，且所述纳米表面处理剂进一步包含树脂、助剂与蜡。
[0031]根据本发明的具体实施方案，其中，上述各步骤间均含有水洗步骤，以保持扣件素材表面清洁。
[0032]利用本发明的纳米表面处理剂覆盖于扣件的处理方法所制备而成的扣件组件，其包括:一扣件、一金属层、一钝化层以及一抗蚀层。
[0033]本发明提供的扣件组件，较佳的是，所述金属层披覆于扣件上，上述钝化层披覆于金属层上，而所述抗蚀层披覆于钝化层上；
[0034]其中，所述抗蚀层是由至少一种烷氧化物、水以及碱性化合物相混合，并由所述碱性化合物催化烷氧化物与水进行缩合反应所形成的纳米溶液；其中，所述奈纳米表面处理剂进一步包含树脂、助剂与蜡，并以化学键结的方式固定于钝化层上。
[0035]本发明提供的扣件组件，更佳的是，其中所述金属层选自于铝、镁、锌、镍、铁及其合金，所述钝化层为一粗糙多孔的金属氧化层，而所述抗蚀层是由前述纳米表面处理剂化学键结于钝化层上形成的。
[0036]本发明的纳米表面处理剂以及覆盖于金属材料表面的处理方法具有以下优点:
[0037]1、高闪火点:本发明的纳米表面处理剂，为一水性纳米表面处理剂，其可与水相容，其闪火点可大于70°