专利名称：一种合金纤维丝的表面改性方法
技术领域：
本发明是关于一种合金纤维丝的表面改性方法，更确切地说是关于一种用化学的手段进行合金纤维丝表面改性的方法。
背景技术：
合金纤维丝是新型工业材料，因其具有强度高、耐高温、耐腐蚀等特性，广泛应用于石油化工、造纸、环保等行业的相分离和近年来迅速发展的液膜传质领域。采用有效的表面改性方法进一步提高合金纤维丝的耐蚀性、改善其表面亲水性，有利于延长其使用寿命、 有效提高油水两相的分离和传质效率。美国专利US5196272利用激光束将含有一定比例Cr、Ni、Mo等成分的涂层材料熔化于不锈钢表面，在不锈钢表面形成了含有大量Cr元素的覆层，从而大大提高了不锈钢的耐蚀性能。美国专利US6977016B2提供了一种能有效提高不锈钢、特别合金的表面改性方法。该方法在合金热处理前，在合金表面使用一层含Ca的连续涂层，使之在热处理过程中形成Al和Ca的混合氧化物，从而提高合金在高温下的耐蚀性。上述两种方法一方面均未提及处理前后合金材料表面亲水性的变化，另一方面也不能用于大量合金纤维丝的表面改性处理。华东理工大学学报(自然科学版)，3K4) ,460-465(2005)中报道了用低频RF-等离子体提高医用不锈钢表面亲水性的方法。吉林大学学报，36 (5)，719-722 (2006)中报道了应用激光精细加工技术在不锈钢表面形成非光滑单元体点阵，以增加液体与金属表面的实际接触面积，从而改善其表面亲水性的不锈钢表面改性方法。但这两种方法操作难度较大， 且同样不适用于工业上合金纤维丝的表面处理。现有的合金表面改性方法有的以提高材料的耐蚀性能为目的，有的则以改善合金材料的表面亲水性为目的。迄今未见可以同时提高合金耐蚀性能和表面亲水性、且可用于大量合金纤维丝表面改性的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种可同时提高合金纤维丝耐蚀性能和表面亲水性的表面改性方法。本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的提供一种合金纤维丝的表面改性方法，是按照下列步骤进行的(1)将待处理的合金纤维丝放入脱脂液中脱脂1 IOmin ；所述的脱脂液是含有以下重量百分比的组分的水溶液氢氧化钠 10%、碳酸钠0. 5% 5%、十二烷基苯磺酸钠 0. 5% 5%和 0Ρ-10 0. ；(2)将步骤(1)脱脂后的合金纤维丝用清水冲洗干净，然后将其浸入温度为50 90°C的化学氧化液中，控制氧化时间为5 20min ；所述的化学氧化液按重量百分比计，是含有10% 40%硫酸和5% 20%三氧化铬的水溶液；在化学氧化液组成一定的条件下， 随着氧化时间的延长，氧化后合金纤维丝依次呈现出褐色、蓝色、黑色、金黄色、紫红色和绿色，其中处理后纤维丝为蓝色或黑色时，其耐蚀性能和表面亲水性为佳；(3)将步骤( 氧化后的合金纤维丝用清水冲洗干净，然后将其浸入温度为50 80°C的坚膜液中，浸泡处理1 IOmin ；所述的坚膜液按重量百分比计，是含有0. 5% 5% 重铬酸钾和0. 氢氧化钠的水溶液；(4)将步骤(3)坚膜处理后的合金纤维丝用清水冲洗干净，然后将其浸入60 100°C的封闭液中，浸泡处理1 IOmin ；所述的封闭液是重量百分比浓度为0. 05% 5% 的硅酸钠水溶液。(5)将步骤(4)封闭处理后的合金纤维丝用清水冲洗干净并烘干。步骤(1)所述的脱脂液优选含有以下重量百分比的组分氢氧化钠5% 10%、碳酸钠3% 5%、十二烷基苯磺酸钠3% 5%和0P-10 0. 1%。步骤( 所述的化学氧化液优选含有20% 35%的硫酸和10% 20%的三氧化铬。步骤(3)所述的坚膜液优选含有3% 5%的重铬酸钾和0. 的氢氧化钠。步骤⑷所述的封闭液优选重量百分比浓度为0. 的硅酸钠水溶液。步骤(1)所述的脱脂时间优选3 5min。步骤( 所述的化学氧化液温度优选60 80°C ；氧化时间优选5 lOmin。步骤(3)所述的坚膜液温度优选50 70°C ；浸泡时间优选3 5min。步骤⑷所述的封闭液温度优选80 100°C ；浸泡时间优选3 5min。本发明所提供的方法可同时提高合金纤维丝耐蚀性能和表面亲水性。所述的合金纤维丝含有元素 Cr、Ni、Ti, Mo 中的一种或几种，如 0Crl8Ni9、lCr8Ni9Ti、lCrl8Nil2Mo2Ti寸。本发明提供的方法能提高合金纤维丝耐蚀性能的机理在于该表面改性方法可以减少合金纤维丝的表面缺陷，提高其表面Cr、O元素的含量和表面膜层厚度。本发明提供的方法能提高合金纤维丝表面亲水性的机理在于该表面改性方法可以提高合金纤维丝表面Cr2O3和Cr (OH) 3等含氧极性基团的含量，增大合金纤维丝的表面张力及其极性分量。
图1为本发明提供的合金纤维丝表面改性处理方法的流程图。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。在下列实施例中，所用的试剂均为分析纯级；表面改性处理前后合金纤维丝的腐蚀速率参照ASTM G48-11进行测定；表面改性处理前后合金纤维丝表面张力的测定以杨氏方程Ygs= Yls+YglCOS θ为理论基础。
实施例1.采用本发明提供的方法进行合金纤维丝的表面改性处理。1、合金纤维丝脱脂液、化学氧化液、坚膜液及封闭液的配制(1)按重量百分比计，配制IOOOmL含有10%氢氧化钠、5%碳酸钠、5%十二烷基苯磺酸钠、0. 5% 0P-10的水溶液，作为脱脂液。(2)按重量百分比计，配制IOOOmL含有25%硫酸和20%三氧化铬的水溶液，作为化学氧化液。(3)按重量百分比计，配制IOOOmL含有1. 5%重铬酸钾和0. 3%氢氧化钠的水溶液，作为坚膜液。(4)按重量百分比计，配制IOOOmL重量百分数为1 %的硅酸钠水溶液，作为封闭液。2、lCrl8Ni9Ti合金纤维丝的表面改性处理(1)将300g纤维丝直径为0. 6mm的一束lCrl8Ni9Ti合金纤维丝放入上述IOOOmL 脱脂液中脱脂5min。(2)将上述脱脂后的合金纤维丝用清水冲洗干净，并将其浸入IOOOmL温度为70°C 的化学氧化液中，氧化时间为lOmin，对合金纤维丝进化学氧化。处理后合金纤维丝的颜色为黑色。(3)将上述氧化后的合金纤维丝用清水冲洗干净，并将其浸入IOOOmL温度为60°C 的坚膜液中，浸泡处理5min。(4)将上述坚膜处理后的合金纤维丝用清水冲洗干净，并将其浸入IOOOmL温度为 100°C的封闭液中，浸泡处理5min。(5)将上述封闭处理后的合金纤维丝用清水冲洗干净并烘干。实施例2.采用本发明提供的方法进行合金纤维丝的表面改性处理。1、合金纤维丝脱脂液、化学氧化液、坚膜液及封闭液的配制(1)按重量百分比计，配制IOOOmL含有氢氧化钠、0. 5%碳酸钠、0. 5%十二烷基苯磺酸钠、OP-IO的水溶液，作为脱脂液。(2)按重量百分比计，配制IOOOmL含有30%硫酸和15%三氧化铬的水溶液，作为化学氧化液。(3)按重量百分比计，配制IOOOmL含有0. 5%重铬酸钾和0. 氢氧化钠的水溶液，作为坚膜液。(4)按重量百分比计，配制IOOOmL重量百分数为0. 1 %的硅酸钠水溶液，作为封闭液。2、0Crl8Ni9合金纤维丝的表面改性处理(1)将300g纤维丝直径为0. 6mm的一束0Crl8Ni9合金纤维丝放入上述IOOOmL脱脂液中脱脂lOmin。(2)将上述脱脂后的合金纤维丝用清水冲洗干净，并将其浸入IOOOmL温度为80°C 的化学氧化液中，氧化时间为5min，对合金纤维丝进化学氧化。处理后合金纤维丝的颜色为
蓝色 ο
(3)将上述氧化后的合金纤维丝用清水冲洗干净，并将其浸入IOOOmL温度为80°C 的坚膜液中，浸泡处理5min。(4)将上述坚膜处理后的合金纤维丝用清水冲洗干净，并将其浸入IOOOmL温度为 100°C的封闭液中，浸泡处理;3min。(5)将上述封闭处理后的合金纤维丝用清水冲洗干净并烘干。实施例3.采用本发明提供的方法进行合金纤维丝的表面改性处理。1、合金纤维丝脱脂液、化学氧化液、坚膜液及封闭液的配制(1)按重量百分比计，配制IOOOmL含有5%氢氧化钠、2%碳酸钠、3%十二烷基苯磺酸钠、0P-10的水溶液，作为脱脂液。(2)按重量百分比计，配制IOOOmL含有35%硫酸和18%三氧化铬的水溶液，作为化学氧化液。(3)按重量百分比计，配制IOOOmL含有3%重铬酸钾和0. 5%氢氧化钠的水溶液， 作为坚膜液。(4)按重量百分比计，配制IOOOmL重量百分数为5%的硅酸钠水溶液，作为封闭液。2、lCrl8Nil2Mo2Ti合金纤维丝的表面改性处理(1)将300g纤维丝直径为0. 6mm的一束00Crl7Nil4Mo2合金纤维丝放入上述 IOOOmL脱脂液中脱脂lmin。(2)将上述脱脂后的合金纤维丝用清水冲洗干净，并将其浸入IOOOmL温度为75°C 的化学氧化液中，氧化时间为6min，对合金纤维丝进化学氧化。处理后合金纤维丝的颜色为
' τπ. ο(3)将上述氧化后的合金纤维丝用清水冲洗干净，并将其浸入IOOOmL温度为50°C 的坚膜液中，浸泡处理lOmin。(4)将上述坚膜处理后的合金纤维丝用清水冲洗干净，并将其浸入IOOOmL温度为 60 0C的封闭液中，浸泡处理5min。(5)将上述封闭处理后的合金纤维丝用清水冲洗干净并烘干。采用本发明提供的方法，处理前后0Crl8Ni9、lCrl8Ni9Ti和00Crl7Nil4Mo2合金纤维丝的腐蚀速率见表1 表 1
材料及其表面状态腐蚀速率/ (g/m2.hr)lCrl8Ni9Ti实施例1 _处理前14.25处理后7.39OCrl 8Ni9实施例2 -处理前14.84处理后3.18!Crl8Nil2Mo2Ti实施例3 -处理前7.27处理后1.96
采用本发明提供的方法，处理前后0Crl8Ni9、lCrl8Ni9Ti和lCrl8Nil2Mo2Ti合金纤维丝的表面张力Ygs及其极性分量Ygsp和非极性分量Yg/见表2:表权利要求
1.一种合金纤维丝的表面改性方法，其特征在于，它是按照下列步骤进行的(1)将待处理的合金纤维丝放入脱脂液中脱脂1 IOmin；所述的脱脂液是含有以下重量百分比的组分的水溶液氢氧化钠 10%、碳酸钠0. 5% 5%、十二烷基苯磺酸钠 0. 5% 5%和 0P-10 0. ；(2)将步骤(1)脱脂后的合金纤维丝用清水冲洗干净，然后将其浸入温度为50 90°C 的化学氧化液中，所述的化学氧化液按重量百分比计，是含有10% 40%硫酸和5% 20%三氧化铬的水溶液；控制氧化时间为5 20min，直至纤维丝呈蓝色或黑色；(3)将步骤( 氧化后的合金纤维丝用清水冲洗干净，然后将其浸入温度为50 80°C 的坚膜液中，浸泡处理1 IOmin ；所述的坚膜液按重量百分比计，是含有0. 5% 5%重铬酸钾和0. 氢氧化钠的水溶液；(4)将步骤C3)坚膜处理后的合金纤维丝用清水冲洗干净，然后将其浸入60 100°C 的封闭液中，浸泡处理1 IOmin ；所述的封闭液是重量百分比浓度为0. 05% 5%的硅酸钠水溶液；(5)将步骤(4)封闭处理后的合金纤维丝用清水冲洗干净并烘干。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的脱脂液含有以下重量百分比的组分氢氧化钠5% 10%、碳酸钠3% 5%、十二烷基苯磺酸钠3% 5%和0P-10 0. 1%。
3.权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)所述的化学氧化液含有20% 35% 的硫酸和10% 20%的三氧化铬。
4.权利要求1所述的方法，其特征在于步骤C3)所述的坚膜液含有3% 5%的重铬酸钾和0. 的氢氧化钠。
5.权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(4)所述的封闭液是重量百分比浓度为 0. 的硅酸钠水溶液。
6.权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)所述的脱脂时间为3 5min。
7.权利要求1所述的方法，其特征在于步骤( 所述的化学氧化液温度为60 80°C; 氧化时间为5 IOmin。
8.权利要求1所述的方法，其特征在于步骤C3)所述的坚膜液温度为50 70°C；浸泡时间为3 5min。
9.权利要求1所述的方法，其特征在于步骤⑷所述的封闭液温度为80 100°C;浸泡时间为3 5min。
全文摘要
本发明提供一种合金纤维丝的表面改性处理方法，按照下列步骤进行(1)将待处理的合金纤维丝放入脱脂液中脱脂；(2)将步骤(1)脱脂后的合金纤维丝浸入温度为50～90℃的化学氧化液中直至纤维丝呈蓝色或黑色；(3)将步骤(2)氧化后的合金纤维丝浸入温度为50～80℃的坚膜液中，浸泡处理1～10min；(4)将步骤(3)坚膜处理后的合金纤维丝浸入60～100℃的封闭液中，浸泡处理1～10min；(5)将步骤(4)封闭处理后的合金纤维丝用清水冲洗干净并烘干。本发明的表明改性方法可以有效提高合金纤维丝的耐蚀性能，同时由于提高了合金纤维丝的表面张力及其极性分量，从而可以同时改善合金纤维丝的表面亲水性。
文档编号C23C22/83GK102409328SQ20111034179
公开日2012年4月11日 申请日期2011年11月2日 优先权日2011年11月2日
发明者司海娟, 吕冲, 吴忠军, 周建军, 孙振, 徐明辉, 李旭晖, 柏海燕, 王运波, 闫森智 申请人:上海蓝滨石化设备有限责任公司, 兰州蓝亚石油化工装备工程有限公司, 机械工业兰州石油钻采炼油化工设备质量检测所有限公司, 甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司