一種硅烷-納米陶瓷復合表面處理劑的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種表面處理劑，尤其設及一種用于金屬電泳涂裝前的硅烷-納米陶 瓷復合表面處理劑。
【背景技術】
[0002] 金屬材料進行電泳涂裝前通常需要進行表面處理W增強金屬與涂料間的附著性 能，目前，電泳涂裝前的金屬表面處理技術多采用磯化處理工藝。但是，該處理方法由于含 鋒、鑲等有害重金屬離子W及磯等化學成分，且在處理過程中會產生大量的磯化渣，對環境 造成很大的危害，更進一步說，磯化處理技術耗能較大，對前道的表調工藝依賴程度大，該 也增加了處理成本和管理的難度。作為可W替代傳統磯化處理方式的無磯前處理技術，目 前已知的有W錯鹽技術為主體和W硅烷-錯鹽復合技術為主體的處理方式，該些已知的無 磯前處理技術能夠有效解決磯化技術所帶來的環境污染問題。但是該兩種無磯前處理方式 在金屬表面形成的膜層厚度較傳統的磯化膜層要薄得多，且其膜層的耐蝕性W及與后續涂 料的物理結合能力也較弱，還存在處理后的金屬與普通電泳涂料配合使用時泳透力不高的 缺點，該會引起工件內腔電泳漆膜較薄，進而會導致腐蝕穿孔的問題，因此目前該兩種無磯 前處理方式遠遠達不到傳統磯化技術的水平，因此一種既能夠有效避免磯處理工藝帶來環 境污染的問題，又能在處理后的金屬表面形成較厚的膜層，從而可W有效提高金屬與后續 電泳涂料物理結合能力的表面處理劑的開發很有必要。
【發明內容】
[0003] 發明目的；本發明所要解決的技術問題是提供一種硅烷-納米陶瓷復合表面處理 劑，金屬經過本發明表面處理劑處理后，能夠在金屬表面形成很厚的膜層，從而可W有效提 高金屬與電泳涂料的物理結合能力，進而使電泳涂裝后的金屬在耐蝕性能和泳透力上得到 大大增強。
【發明內容】
[0004] ；為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案為：
[0005] 一種硅烷-納米陶瓷復合表面處理劑，用于金屬電泳涂裝前的表面處理，對于每L 的復合表面處理劑，由如下質量的組分組成；1〇〇~lOOOOOmg的氨基硅烷或環氧硅烷、1~ lOOOOmg的分散性納米粒子、10~50000mg的錯化合物或鐵化合物、余量為水；其中，所述氨 基硅烷為丫-氨丙基=甲氧基硅烷，所述環氧硅烷為丫-(2,3-環氧丙氧）丙基=甲氧基娃 燒，所述分散性納米粒子為Si化納米粒子和ZrO2納米粒子按任意比例的混合，所述錯化合 物為氣錯酸，所述鐵化合物為氣鐵酸。
[0006] 一種硅烷-納米陶瓷復合表面處理劑，用于金屬電泳涂裝前的表面處理，對于每L 的復合表面處理劑，由如下質量的組分組成；100~lOOOOOmg的氨基硅烷、100~lOOOOOmg 的環氧硅烷、1~lOOOOmg的分散性納米粒子、10~50000mg的錯化合物、10~50000mg 的鐵化合物、余量為水；其中，所述氨基硅烷為丫 -氨丙基=甲氧基硅烷，所述環氧硅烷為 丫-(2, 3-環氧丙氧）丙基S甲氧基硅烷，所述分散性納米粒子為Si化納米粒子和ZrO2納 米粒子按任意比例的混合，所述錯化合物為氣錯酸，所述鐵化合物為氣鐵酸。
[0007]本發明硅烷-納米陶瓷復合表面處理劑中氨基硅烷或環氧硅烷含量低則在金屬 表面形成的硅烷膜層不致密，含量高則容易出現不穩定情況；分散性納米粒子含量低則不 能起到有效成膜的作用，含量高則容易出現不穩定情況；錯化合物或鐵化合物含量低則不 能起到有效成膜的作用，含量高則膜層質量反而下降。
[000引進一步優選，所述氨基硅烷為丫 -氨丙基二甲氧基硅烷、丫-氨丙基二己氧基娃 燒、丫-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、丫-氨丙基甲基二己氧基硅烷、N-甲基-丫-氨丙基S 甲氧基硅烷、N-(正了基）-丫-氨丙基S甲氧基硅烷、N-(正了基）-丫-氨丙基S己氧基娃 燒、N，N-二己基-丫-氨丙基S甲氧基硅烷、3-環己基-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、苯胺 甲基S甲氧基硅烷、苯胺甲基S己氧基硅烷、N-e-(氨己基）-丫-氨丙基S甲氧基硅烷、 N-(e-氨己基）-丫-氨丙基S己氧基硅烷、N-e-(氨己基）-丫-氨丙基甲基二甲氧基娃 燒、N-(e-氨己基）-丫-氨丙基甲基二己氧基硅烷、氨己基氨異了基甲基二甲氧基硅烷、 3-(2-哲己基氨己基）-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、二己締S胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、 雙巧-(S甲氧基甲娃烷基丙基）]胺或雙巧-(S己氧基甲娃烷基丙基）]胺中的一種。
[0009] 進一步優選，所述環氧硅烷為丫-(2,3-環氧丙氧）丙基S甲氧基硅烷、丫-(2， 3-環氧丙氧）丙基甲基二甲氧基硅烷、丫-縮水甘油離氧基丙基=己氧基硅烷、丫-縮水甘 油離氧基丙基甲基二己氧基硅烷、2-(3,4-環氧環己基）己基S甲氧基硅烷、2-(3,4-環氧 環己基）己基S己氧基硅烷中的一種。
[0010] 進一步優選，所述分散性納米粒子為Si化納米粒子、ZrO2納米粒子、HfO2納米粒 子、La〇2納米粒子、CeO2納米粒子、TiO2粒子、A12〇3納米粒子、MnO2納米粒子、MoO3納米粒 子、化0納米粒子、B203納米粒子或Co2〇3納米粒子中的任意兩種或S種納米粒子。
[0011] 進一步優選，所述錯化合物為氣錯酸、氧氯化錯、碳酸錯、硝酸錯或硝酸氧錯中的 一種。
[0012] 進一步優選，所述鐵化合物為氣鐵酸或硫酸氧鐵。
[0013] 進一步優選，所述鐵化合物還可W為硫酸氧鐵。
[0014] 進一步優選，在每L復合表面處理劑中，還包括1~lOOOOmg金屬離子，所述金屬 離子為化、Mg、Mn、Co、化、Zn、Mo或A1中的一種或所述金屬離子為稀±元素中的一種金屬 元素的金屬離子。
[0015] 進一步優選，在每L復合表面處理劑中，還包括一定量的表面活性劑。
[0016]其中，所述表面活性劑為陽離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑、兩性表面活 性劑或非離子型表面活性劑。
[0017] 有益效果：相比于傳統的磯化表面處理劑，本發明的硅烷-納米陶瓷復合表面處 理劑不含磯等有害元素，使用過程中不會產生磯化渣，清潔環保，不會對環境造成污染；相 比于現有的無磯表面處理劑，現有的無磯表面處理劑處理過的金屬其表面成膜薄，使金屬 與電泳涂料物理結合能力差，本發明的硅烷-納米陶瓷復合表面處理劑處理后的金屬，金 屬表面成膜厚，從而增強金屬與電泳涂料的物理結合能力，進而使電泳涂裝后的金屬在耐 蝕性能和泳透力上也得到大大提高。
[001引本發明的硅烷-納米陶瓷復合表面處理劑采用在硅烷膜層中添加多種納米粒子 的方式提高膜層與后續電泳涂料的物理結合能力，該不僅可W增強電泳涂裝后金屬的耐蝕 性能，也有效的提升了其電泳泳透力。
【具體實施方式】
[0019] 根據下述實施例，可W更好地理解本發明。然而，本領域的技術人員容易理解，實 施例所描述的內容僅用于說明本發明，而不應當也不會限制權利要求書中所詳細描述的本 發明。
[0020] 實施例1
[0021] 一種硅烷-納米陶瓷復合表面處理劑，用于金屬電泳涂裝前的表面處理，由如下 組分組成；500ppm的丫-氨丙基甲基二己氧基硅烷、lOOppm的丫-縮水甘油離氧基丙基= 己氧基硅烷、2化pm的Si化納米粒子、5化pm的ZrO2納米粒子、260ppm的氣錯酸鐘（W錯 計）、15化pm氣鐵酸錠（W鐵計）、6化pm硝酸錦（W錦計）、2化pm非離子表面活性劑、余量 為水。
[0022] 實施例2
[0023] 一種硅烷-納米陶瓷復合表面處理劑，用于金屬電泳涂裝前的表面處理，由如下 組分組成；650ppmN- 0-(氨己基）-丫-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、150ppm丫-縮水甘油離氧 基丙基甲基二己氧基硅烷、3化pmTi化納米粒子、2化pmCeO2納米粒子、6化pmSiO2納米粒子、 320ppm45%氣錯酸（W錯計）、10ppm硫酸氧鐵（W鐵計）、20ppm硝酸銅（W銅計）、35ppm 非離子表面活性劑，余量為水。
[0024] 對比試驗例；
[0025] 用實施例1制得的硅烷?納米陶瓷復合表面處理劑對樣板進行處理：
[0026] 步驟1，準備樣板：
[0027]采用市售的Q235冷軸鋼板（上海寶鋼生產），規格為（170mmXlOOmmXO.8mm)來 作為實施的金屬樣板。
[002引步驟2,脫脂預處理：
[0029] 根據質量比配制脫脂液；1%化0H，0.5%化2〇)3,0.1%邸TA，1%NP-10,余量為水。 在50°C條件下浸泡處理所述樣板3分鐘。
[0030] 步驟3,脫脂預處理后的水洗處理：
[0031] 在自來水清水中浸泡處理脫脂處理后的樣板1分鐘。
[0032] 步驟4,采用實施例1制得的硅烷-納米陶瓷復合表面處理劑對樣板進行處理：
[0033] 使用硝酸水溶液調節實施例1配制的硅烷-納米陶瓷復合表面處理劑，使其抑值 為4. 50,使用抑值為4. 50的復合表面處理劑處理樣板3. 0分鐘。
[0034] 步驟5,硅烷-納米陶瓷復合表面處理劑處理后的水洗處理：
[0035] 將經過硅烷-納米陶瓷復合表面處理劑處理過的樣板用自來水清洗1分鐘，再使 用去離子水沖洗10秒鐘。
[0036] 步驟6,電泳涂裝：
[0037] 經過步驟5處理過的樣板在表面潤濕的情況下，使用陰極電泳涂料邸6C(PPG公司 制造）進行陰極電泳處理，電泳處理后的樣板使用去離子水沖洗30秒鐘。將水洗后的電泳 后樣板在180°C條件下干燥20分鐘，取出室溫驚干檢測其漆膜厚度在20ym±1ym范圍內 即得試驗樣板，試驗樣板具體檢測性能見表1(其中百格試驗、沖擊試驗W及杯突試驗用來 考察電泳涂裝后的結合力；中性鹽霧試驗用來考察電泳涂裝后的耐蝕性；四枚盒法用來考 察電泳泳透力）。
[003引用實施例2制得的硅烷?納米陶瓷復合表面處理劑對樣板進行處理：
[0039] 步驟1，準備樣板：
[0040] 采用市售的Q235冷軸鋼