一種用矽烷偶聯劑對電氣化鐵路接觸網構件陽極氧化鋁進行封孔處理的方法
2023-04-28 06:50:56 2
一種用矽烷偶聯劑對電氣化鐵路接觸網構件陽極氧化鋁進行封孔處理的方法
【專利摘要】一種用矽烷偶聯劑對電氣化鐵路接觸網構件陽極氧化鋁進行封孔處理的方法，屬於金屬表面再處理、提高金屬防腐蝕領域。步驟如下：先將陽極氧化鋁樣品在丙酮溶液中超聲處理10～15分鐘，然後用蒸餾水衝洗3～5次，而後將其放入雙氧水活化液中，65℃下浸泡5～10分鐘；將矽烷偶聯劑、醇類和水按質量比為1:(6-8):1混溶，然後加入有機酸作為水解催化劑，調節矽烷偶聯劑醇水溶液的pH值至4～6，水解時間控制為0.5～8小時；將經活化處理後的樣品浸泡到矽烷偶聯劑醇水溶液中，浸泡時間10～80分鐘，然後取出固化。本發明對多孔的陽極氧化鋁膜層進行封閉處理，原料價格低廉，操作流程簡單，維護方便，封孔後產品的耐蝕性和抗汙染能力大幅提升，無毒環保，保證電氣化鐵路安全運行。
【專利說明】一種用矽烷偶聯劑對電氣化鐵路接觸網構件陽極氧化鋁進行封孔處理的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用矽烷偶聯劑對電氣化鐵路接觸網構件陽極氧化鋁進行封孔處理的方法，屬於金屬表面再處理、提高金屬防腐蝕【技術領域】。
【背景技術】
[0002]鋁合金是構成電氣化鐵路網的主要材料，在接觸網中用於製造定位裝置、腕臂支撐裝置、補償裝置等多種裝置及構件。一般而言，金屬鋁及鋁合金在溶解性較強的酸性電解質中經陽極氧化處理後，得到的氧化層是多孔的，雖然可以一定程度上提高鋁及鋁合金的耐蝕性，但其吸附能力強，易被汙染，尤其是在腐蝕性環境中腐蝕介質極易進入膜孔而引起腐蝕。為了進一步提高金屬鋁及其合金的耐蝕性，需要對多孔層進行封孔處理。目前的封孔技術主要包括:重鉻酸鹽封孔，沸水封孔，常溫金屬封孔、有機酸封孔、稀土封孔、溶膠凝膠封孔等多種，而我國則較多採用常溫金屬封孔，耐腐蝕環境下則採用重鉻酸鹽封孔技術。
[0003]沸水封孔的工藝條件要求苛刻，且易出現粉霜，從而影響產品外觀，此外沸水封孔的能耗較大；常溫金屬封孔主要使用鎳離子和氟化物，容易對環境造成汙染，同時槽液的維護也比較麻煩；對重鉻酸鹽封孔技術而言，由於六價鉻具有較強的毒性，在歐洲早已經被禁止使用，雖然我國現在還沒頒布具體的使用禁令，但無鉻處理已經成為未來的發展趨勢。因此，開發一種價格低廉、操作工藝簡單、維護方便，且環境友好型的鋁合金陽極氧化封孔技術具有十分重要的現實意義。
[0004]本發明選用矽烷偶聯劑對多孔的陽極氧化鋁膜層進行封閉處理，原料價格低廉，操作流程簡單，工藝維護方便，封孔後產品的耐蝕性和抗汙染能力大幅提升，可以有效的保證電氣化鐵路的安全運行。最為重要的是此處理工藝無毒環保，對環境保護有著積極意義。
【發明內容】
[0005]一種用矽烷偶聯劑對電氣化鐵路接觸網構件陽極氧化鋁進行封孔處理的方法，其特徵在於按如下步驟完成:
[0006]一、首先將陽極氧化鋁樣品在丙酮溶液中超聲處理10?15分鐘，然後用蒸餾水衝洗3?5次，而後將其放入雙氧水活化液中，65°C下浸泡5?10分鐘；
[0007]二、將矽烷偶聯劑、醇類和水按質量比為1: ￠-8):1混溶，然後加入有機酸作為水解催化劑，調節矽烷偶聯劑醇水溶液的PH值至4?6，水解時間控制為0.5?8小時；
[0008]三、將第一步中經活化處理後的樣品浸泡到第二步中已經水解的矽烷偶聯劑醇水溶液中，浸泡時間10?80分鐘，然後取出固化。
[0009]進一步，雙氧水活化液中雙氧水的質量分數為5%，65°C下浸泡5?10分鐘，使樣品表面富含大量羥基。
[0010]進一步，將娃燒偶聯劑為γ _氛丙基二乙氧基娃燒，A-1100 ; γ -縮水甘油釀氧丙基三甲氧基矽烷，Α-187 ；γ-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷，Α-174 ;甲基三甲氧基矽烷，Z-6070 ;乙烯基三甲氧基矽烷，A-171 ;乙烯基三乙氧基矽烷，A-151等。
[0011]進一步，醇類為甲醇、乙醇或乙二醇等，有機酸為甲酸、乙酸或乙二酸等。
[0012]關鍵工藝控制參數
[0013]I)娃燒偶聯劑、乙醇和水的混溶比例，以及水解時間的控制，決定了娃燒偶聯劑的水解程度，從而影響到封孔的效果以及矽烷膜與基體的結合力；
[0014]2)經活化處理的陽極氧化鋁樣品在已水解的矽烷偶聯劑醇水溶液中的浸泡時間，一定程度上決定了封孔的效果。
[0015]採用此工藝對陽極氧化鋁進行封孔處理時，由於矽烷偶聯劑的醇水溶液中含有大量醇類物質，因此一定程度上降低了試樣的表面張力，促進了矽烷偶聯劑水解液往孔內的擴散，提高了封孔效果。此外，由於本發明中對陽極氧化鋁試樣進行了活化處理，使其表面富含大量羥基，一定程度上提高了其與矽烷膜層的結合力，有利於提高樣品的耐蝕性。當選擇含有疏水官能團的偶聯劑對試樣進行處理時，由於陽極氧化鋁表面的微觀結構凹凸不平，其上又分布著大量的與矽烷偶聯劑作用而獲得的疏水官能團，因此封孔後所得試樣的表面疏水性較強，進一步提升了封孔樣品的耐蝕性和表面自清潔能力。實驗結果證明:經封孔處理後的試樣中性鹽霧試驗最高可達1000小時無明顯鏽點；表面自清潔能力較強，其表面上水的接觸角最高可達130°。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1本發明流程圖。
【具體實施方式】
[0017]實例I
[0018]首先將陽極氧化鋁樣品在丙酮溶液中超聲處理10分鐘，然後用蒸餾水衝洗3次，而後將其放入雙氧水活化液(雙氧水的質量分數為5% )中，65°C下浸泡5分鐘，使樣品表面富含大量羥基；將矽烷偶聯劑(γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷，Α-187)、甲醇和水按質量比1:8:1的固定比例混溶，然後加入少量乙酸調節矽烷偶聯劑醇水溶液的pH值至4，水解時間控制為3小時；將經活化處理後的樣品浸泡到矽烷偶聯劑A-187的醇水溶液中，浸泡時間10分鐘，然後取出，常溫固化，得到封孔樣品。該樣品的中性鹽霧試驗可達800小時無明顯鏽點，其表面水的接觸角為105°。
[0019]實例2
[0020]首先將陽極氧化鋁樣品在丙酮溶液中超聲處理15分鐘，然後用蒸餾水衝洗3次，而後將其放入雙氧水活化液(雙氧水的質量分數為5% )中，65°C下浸泡8分鐘，使樣品表面富含大量羥基；將矽烷偶聯劑(甲基三甲氧基矽烷，Z-6070)、甲醇和水按質量比1:6:1的固定比例混溶，然後加入少量乙酸調節矽烷偶聯劑醇水溶液的PH值至4，水解時間控制為5小時；將經活化處理後的樣品浸泡到矽烷偶聯劑Z-6070的醇水溶液中，浸泡時間50分鐘，然後取出，恆溫60°C固化，得到封孔樣品。該樣品的中性鹽霧試驗可達950小時無明顯鏽點，且表面自清潔能力較強，其表面上水的接觸角可達120°。
[0021]實例3
[0022]首先將陽極氧化鋁樣品在丙酮溶液中超聲處理15分鐘，然後用蒸餾水衝洗5次，而後將其放入雙氧水活化液(雙氧水的質量分數為5%)中，65°C下浸泡10分鐘，使樣品表面富含大量羥基；將矽烷偶聯劑(甲基三甲氧基矽烷，Z-6070)、甲醇和水按質量比1:6:1的固定比例混溶，然後加入少量乙酸調節矽烷偶聯劑醇水溶液的PH值至4，水解時間控制為8小時；將經活化處理後的樣品浸泡到矽烷偶聯劑Z-6070的醇水溶液中，浸泡時間80分鐘，然後取出，恆溫60°C固化，得到封孔樣品。該樣品的中性鹽霧試驗可達1000小時無明顯鏽點，且表面自清潔能力較強，其表面上水的接觸角可達130°。
【權利要求】
1.一種用矽烷偶聯劑對電氣化鐵路接觸網構件陽極氧化鋁進行封孔處理的方法，其特徵在於按如下步驟完成: 一、首先將陽極氧化鋁樣品在丙酮溶液中超聲處理10?15分鐘，然後用蒸餾水衝洗3?5次，而後將其放入雙氧水活化液中，65°C下浸泡5?10分鐘； 二、將矽烷偶聯劑、醇類和水按質量比為1:￠-8):1混溶，然後加入有機酸作為水解催化劑，調節矽烷偶聯劑醇水溶液的PH值至4?6，水解時間控制為0.5?8小時； 三、將第一步中經活化處理後的樣品浸泡到第二步中已經水解的矽烷偶聯劑醇水溶液中，浸泡時間10?80分鐘，然後取出固化。
2.根據權利要求1所述方法，其特徵在於:雙氧水活化液中雙氧水的質量分數為5%。
3.根據權利要求1所述方法，其特徵在於:矽烷偶聯劑為γ-氨丙基三乙氧基矽烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷、γ-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷、甲基三甲氧基娃燒、乙稀基二甲氧基娃燒或乙稀基二乙氧基娃燒。
4.根據權利要求1所述方法，其特徵在於:有機酸為甲酸、乙酸或乙二酸。
5.根據權利要求1所述方法，其特徵在於:醇類為甲醇、乙醇或乙二醇。
【文檔編號】C25D11/18GK104451821SQ201410650692
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月15日 優先權日:2014年11月15日
【發明者】肖寧, 劉莉蓉, 雍興躍, 郭奉迎, 王賢明 申請人:北京化工大學, 中鐵二院工程集團有限責任公司