专利名称：含金属锌的复合硅烷膜的制备方法及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种含金属锌的复合硅烷膜的制备方法及其用途。
背景技术：
众所周知，除了少量贵重惰性金属(钼、金等)外，绝大多数金属由于在自然条件下易发生腐蚀，在使用之前一般都要经过防护处理以提高其耐蚀性能，延长使用寿命。目前实际应用的防护技术的共同点是，金属一般都要经过预处理，以提高金属与防护层的结合力和增强金属的耐蚀性。铬酸盐钝化处理与磷酸盐转化是两种最常用的金属表面预处理技术，且处理效果极佳。然而，Cr6+是一种强致癌物质，对生物体和环境都有很大的危害，而传统磷化工艺也会产生大量的有害废液引起水体富营养化等。近年来，随着人们对环保问题和健康的日益重视，这两种金属表面预处理工艺越来越受到限制。硅烷化预处理技术是近年来出现的一种新型金属预处理技术，主要是采用环境友好的硅烷偶联剂为原料对金属进行预处理，可以有效的避免铬酸盐和磷酸盐处理时对环境造成的污染。但是，传统方法，如浸涂，旋涂等制备的硅烷膜较薄，且不完整，一旦硅烷膜在腐蚀性环境中失效，金属基体就直接暴露在腐蚀性环境中，迅速被腐蚀。Mandler 等人(Advanced Materials 11(5) 384-388.)提出采用阴极电沉积技术，利用阴极电位下产生的OH—促进硅烷/硅醇在基体表面成膜，提高了硅烷膜的厚度。而胡吉明等人采用阴极电沉积技术制备出防护性硅烷膜用于铝合金的腐蚀防护，与传统的浸涂成膜技术相比，阴极电沉积由于促进了硅烷的缩聚成膜过程，制备得到了更加致密，耐蚀性能更好的硅烷膜，然而单独硅烷膜仅起到机械屏障保护作用，一旦膜层破裂，起不到后续的防护效果。金属ai层作为钢铁材料的防护层应用由来已久，其中ai层起到“牺牲阳极” 优先被腐蚀溶解，从而为钢铁提供外加电子使其得到阴极保护。然而，单独金属ai保护层的消耗速度过快，造成资源浪费。
发明内容
本发明的目的是针对现有硅烷膜防护技术的不足，并参考ai镀层的防护原理的基础上，提供一种含金属锌的复合硅烷膜的制备方法及其用途。含金属锌的复合硅烷膜的制备方法的步骤如下
1)向电解槽中加入0.5 -10mL硅烷，1 40 mL水，1 90mL有机溶剂，用醋酸调节pH为3. 0 9. 0，置于25 40°C恒温水中水解0. 5 48h,加入0. 005 1. Omol/L的锌盐，搅拌均勻，得到沉积液；
2)被保护的金属基材放入除油液中于30 60°C下超声5 60分钟，用自来水冲去电极表面残留碱液，去离子水冲洗电极表面后吹干置于干燥器中，待用；
3)以被保护的金属基材置于沉积液中作为阴极，以石墨或钼片为阳极， 在-1. 3V -1. OV电位下，相对Ag/AgCl参比电极，电沉积1 30 min ；
4)用高压氮气吹去附着在金属基材表面残余的硅烷溶液，之后放入空气鼓风干燥箱，80 150°C下固化30 90 min。 所述的硅烷为单硅烷或双硅烷，单硅烷的结构通式为
权利要求
1.一种含金属锌的复合硅烷膜的制备方法，其特征在于它的步骤如下1)向电解槽中加入0.5 10 mL硅烷，1 40 mL水，1 90mL有机溶剂，用醋酸调节 pH为3. 0 9· 0，置于25 40°C恒温水中水解0. 5 48h，加入0. 005 1. Omol/L的锌盐， 搅拌均勻，得到沉积液；2)被保护的金属基材放入除油液中于30 60°C下超声5 60分钟，用自来水冲去电极表面残留碱液，去离子水冲洗电极表面后吹干置于干燥器中，待用；3)以被保护的金属基材置于沉积液中作为阴极，以石墨或钼片为阳极， 在-1. 3V -1. OV电位下，相对Ag/AgCl参比电极，电沉积1 30 min ；4)用高压氮气吹去附着在金属基材表面残余的硅烷溶液，之后放入空气鼓风干燥箱， 80 150°C下固化30 90 min。
2.根据权利要求1所述的一种含金属锌的复合硅烷膜的制备方法，其特征在于所述的硅烷为单硅烷或双硅烷，单硅烷的结构通式为
3.根据权利要求1所述的一种含金属锌的复合硅烷膜的制备方法，其特征在于所述有机溶剂为甲醇，乙醇，正丙醇，异丙醇、正丁醇或乙酸乙酯中的任一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的一种含金属锌的复合硅烷膜的制备方法，其特征在于所述的锌盐为硝酸锌，硫酸锌，醋酸锌中的任一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的一种含金属锌的复合硅烷膜的制备方法，其特征在于所述的除油液的组成为碳酸钠8g/L、硅酸钠5g/L、多聚磷酸钠8g/L，十二烷基磺酸钠lg/L、烷基酚聚氧乙烯醚5mL/L。
6.根据权利要求1所述的一种含金属锌的复合硅烷膜的制备方法，其特征在于所述的被沉积金属为碳钢，碳钢为低碳钢、中碳钢、高碳钢。
7.—种如权利要求1所述方法制备的含金属锌的复合硅烷膜的用途，其特征在于含金属锌的复合硅烷膜用于金属的腐蚀防护。
全文摘要
本发明公开了一种含金属锌的复合硅烷膜的制备方法及其用途。它的步骤如下1)向电解槽中硅烷、水和有机溶剂的混合溶液，恒温水解，加入一定浓度的锌盐，搅拌均匀，得到沉积液；2)被保护的金属基材经除油、冲洗、吹干待用；3)以被保护的金属基材置于沉积液中作为阴极，以石墨或铂片为阳极，在-1.3V~-1.0V电位下，相对Ag/AgCl参比电极，电沉积1~30min；4)用高压氮气吹去附着在金属基材表面残余的硅烷溶液，之后放入空气鼓风干燥箱，80~150℃下固化30~90min。本发明成本低廉，环境友好，能明显延长金属在空气中的存放时间，并且显著提高金属在腐蚀性介质中的耐蚀性能，降低金属的腐蚀速率。
文档编号C25D3/22GK102268707SQ201110187819
公开日2011年12月7日 申请日期2011年7月6日 优先权日2011年7月6日
发明者伍廉奎, 胡吉明 申请人:浙江大学