工件在涂裝前需進(jìn)行除油、除銹、化學(xué)成膜、鈍化等前處理,以提高工件耐蝕性和涂裝質(zhì)量?；瘜W(xué)成膜以發(fā)黑和磷化為主,分別在基材表面生成一層金屬氧化物和磷酸鹽膜,這兩種成膜物對(duì)基材起短時(shí)間防護(hù)作用,并能提高基材對(duì)涂層的附著力。由于化學(xué)轉(zhuǎn)化膜大多為無機(jī)鹽膜,膜層較薄、致密性差,長(zhǎng)時(shí)間工序間存放需進(jìn)行封閉處理。在傳統(tǒng)的皂化封閉工藝中發(fā)現(xiàn),附著在工件上的皂液不易清洗干凈,嚴(yán)重影響了涂層附著力。采用硅烷偶聯(lián)劑代替皂化對(duì)發(fā)黑工件進(jìn)行鈍化處理,使工件的耐蝕性有了大幅提高,涂層附著力達(dá)到0級(jí),較好解決了這一難題。
1 硅烷偶聯(lián)劑的偶聯(lián)機(jī)理硅烷偶聯(lián)劑是一類具有特殊結(jié)構(gòu)的化合物,其分子中同時(shí)具有能和無機(jī)物質(zhì)材料化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團(tuán)以及與有機(jī)物質(zhì)材料結(jié)合的基團(tuán),可用通式Y(jié)R(CH2)nSiX3表示。Y為有機(jī)官能團(tuán),與有機(jī)物質(zhì)反應(yīng)而結(jié)合;X為烷氧基,水解后生成硅醇RSi
通過使用硅烷偶聯(lián)劑,在無機(jī)物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)的界面之間架起“分子橋”,把兩種性質(zhì)懸殊的材料連接在一起,從而增加附著力和改善材料性能。當(dāng)發(fā)黑后的工件浸入硅烷偶聯(lián)劑的封閉液時(shí),工件表面吸附的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)入發(fā)黑膜的骨架內(nèi)空隙處發(fā)生水解反應(yīng)生成硅醇基,與發(fā)黑膜上羥基結(jié)合生成—SiO—M(M為無機(jī)表面),同時(shí)一部分有機(jī)官能團(tuán)又于空隙處與涂層有機(jī)物結(jié)合;硅烷偶聯(lián)劑各分子之間的硅醇基相互縮合,齊聚形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的膜覆蓋于發(fā)黑膜表面,這種具有疏水性的緊密結(jié)構(gòu)提高了工件的耐蝕性。
2 封閉工藝研究
2.1 工件的氧化成膜
2.1.1 成膜機(jī)理鋼鐵的氧化處理又稱高溫發(fā)黑,氧化后在工件表面生成一薄層氧化膜。
2.1.2 成膜工藝有機(jī)溶劑除油化學(xué)除油熱水洗流動(dòng)冷水洗酸洗流動(dòng)冷水洗化學(xué)氧化回收槽浸洗流動(dòng)冷水洗封閉處理
2.1.3 膜的性質(zhì)鋼上氧化膜是由亞鐵 高鐵氧化物組成,其中部分地成為水合物。氧化膜的厚度一般為0.6～0.8μm,呈現(xiàn)黑色或藍(lán)黑色,通常的合金鋼和低碳鋼氧化膜夾有紅色的氧化鐵掛灰。由于氧化膜十分薄,在大氣中存放時(shí)間短,因此必須進(jìn)行封閉處理。
2.2 封閉工藝選擇
2.2.1 皂化工件成膜后,在濃度為5%、溫度為80～90℃的肥皂液中浸泡3～5min后,用熱水清洗,然后進(jìn)行浸油處理。肥皂液由于水質(zhì)硬,帶有腐蝕性,易使氧化膜出現(xiàn)白斑,同時(shí)因清洗不干凈而造成涂層附著力降低。
2.2.2 鉻酐鈍化將成膜后的工件在溫度為60～70℃、含2%～5%鉻酐的溶液中鈍化0.5～1min,用熱水清洗后進(jìn)行浸油。鉻酐系有毒致癌物,鉻酐廢液的排放易造成環(huán)境污染。
3 結(jié)論：采用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)氧化后的工件進(jìn)行封閉處理,解決了因皂化和鉻酐鈍化而造成的涂層附著力差和環(huán)境污染等問題,能顯著提高工件的抗蝕性。施工工藝簡(jiǎn)單,可操作性強(qiáng),節(jié)約能源,環(huán)保性好,適合表面處理行業(yè)工程化應(yīng)用。