專利名稱：一種合金纖維絲的表面改性方法
技術領域：
本發明是關于一種合金纖維絲的表面改性方法，更確切地說是關于一種用化學的手段進行合金纖維絲表面改性的方法。
背景技術：
合金纖維絲是新型工業材料，因其具有強度高、耐高溫、耐腐蝕等特性，廣泛應用于石油化工、造紙、環保等行業的相分離和近年來迅速發展的液膜傳質領域。采用有效的表面改性方法進一步提高合金纖維絲的耐蝕性、改善其表面親水性，有利于延長其使用壽命、 有效提高油水兩相的分離和傳質效率。美國專利US5196272利用激光束將含有一定比例Cr、Ni、Mo等成分的涂層材料熔化于不銹鋼表面，在不銹鋼表面形成了含有大量Cr元素的覆層，從而大大提高了不銹鋼的耐蝕性能。美國專利US6977016B2提供了一種能有效提高不銹鋼、特別合金的表面改性方法。該方法在合金熱處理前，在合金表面使用一層含Ca的連續涂層，使之在熱處理過程中形成Al和Ca的混合氧化物，從而提高合金在高溫下的耐蝕性。上述兩種方法一方面均未提及處理前后合金材料表面親水性的變化，另一方面也不能用于大量合金纖維絲的表面改性處理。華東理工大學學報(自然科學版)，3K4) ,460-465(2005)中報道了用低頻RF-等離子體提高醫用不銹鋼表面親水性的方法。吉林大學學報，36 (5)，719-722 (2006)中報道了應用激光精細加工技術在不銹鋼表面形成非光滑單元體點陣，以增加液體與金屬表面的實際接觸面積，從而改善其表面親水性的不銹鋼表面改性方法。但這兩種方法操作難度較大， 且同樣不適用于工業上合金纖維絲的表面處理。現有的合金表面改性方法有的以提高材料的耐蝕性能為目的，有的則以改善合金材料的表面親水性為目的。迄今未見可以同時提高合金耐蝕性能和表面親水性、且可用于大量合金纖維絲表面改性的方法。

發明內容
本發明的目的是提供一種可同時提高合金纖維絲耐蝕性能和表面親水性的表面改性方法。本發明的上述目的是通過以下技術方案實現的提供一種合金纖維絲的表面改性方法，是按照下列步驟進行的(1)將待處理的合金纖維絲放入脫脂液中脫脂1 IOmin ；所述的脫脂液是含有以下重量百分比的組分的水溶液氫氧化鈉 10%、碳酸鈉0. 5% 5%、十二烷基苯磺酸鈉 0. 5% 5%和 0Ρ-10 0. ；(2)將步驟(1)脫脂后的合金纖維絲用清水沖洗干凈，然后將其浸入溫度為50 90°C的化學氧化液中，控制氧化時間為5 20min ；所述的化學氧化液按重量百分比計，是含有10% 40%硫酸和5% 20%三氧化鉻的水溶液；在化學氧化液組成一定的條件下， 隨著氧化時間的延長，氧化后合金纖維絲依次呈現出褐色、藍色、黑色、金黃色、紫紅色和綠色，其中處理后纖維絲為藍色或黑色時，其耐蝕性能和表面親水性為佳；(3)將步驟( 氧化后的合金纖維絲用清水沖洗干凈，然后將其浸入溫度為50 80°C的堅膜液中，浸泡處理1 IOmin ；所述的堅膜液按重量百分比計，是含有0. 5% 5% 重鉻酸鉀和0. 氫氧化鈉的水溶液；(4)將步驟(3)堅膜處理后的合金纖維絲用清水沖洗干凈，然后將其浸入60 100°C的封閉液中，浸泡處理1 IOmin ；所述的封閉液是重量百分比濃度為0. 05% 5% 的硅酸鈉水溶液。(5)將步驟(4)封閉處理后的合金纖維絲用清水沖洗干凈并烘干。步驟(1)所述的脫脂液優選含有以下重量百分比的組分氫氧化鈉5% 10%、碳酸鈉3% 5%、十二烷基苯磺酸鈉3% 5%和0P-10 0. 1%。步驟( 所述的化學氧化液優選含有20% 35%的硫酸和10% 20%的三氧化鉻。步驟(3)所述的堅膜液優選含有3% 5%的重鉻酸鉀和0. 的氫氧化鈉。步驟⑷所述的封閉液優選重量百分比濃度為0. 的硅酸鈉水溶液。步驟(1)所述的脫脂時間優選3 5min。步驟( 所述的化學氧化液溫度優選60 80°C ；氧化時間優選5 lOmin。步驟(3)所述的堅膜液溫度優選50 70°C ；浸泡時間優選3 5min。步驟⑷所述的封閉液溫度優選80 100°C ；浸泡時間優選3 5min。本發明所提供的方法可同時提高合金纖維絲耐蝕性能和表面親水性。所述的合金纖維絲含有元素 Cr、Ni、Ti, Mo 中的一種或幾種，如 0Crl8Ni9、lCr8Ni9Ti、lCrl8Nil2Mo2Ti寸。本發明提供的方法能提高合金纖維絲耐蝕性能的機理在于該表面改性方法可以減少合金纖維絲的表面缺陷，提高其表面Cr、O元素的含量和表面膜層厚度。本發明提供的方法能提高合金纖維絲表面親水性的機理在于該表面改性方法可以提高合金纖維絲表面Cr2O3和Cr (OH) 3等含氧極性基團的含量，增大合金纖維絲的表面張力及其極性分量。


圖1為本發明提供的合金纖維絲表面改性處理方法的流程圖。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明做進一步的說明，但本發明的保護范圍并不受這些實施例的限制。在下列實施例中，所用的試劑均為分析純級；表面改性處理前后合金纖維絲的腐蝕速率參照ASTM G48-11進行測定；表面改性處理前后合金纖維絲表面張力的測定以楊氏方程Ygs= Yls+YglCOS θ為理論基礎。
實施例1.采用本發明提供的方法進行合金纖維絲的表面改性處理。1、合金纖維絲脫脂液、化學氧化液、堅膜液及封閉液的配制(1)按重量百分比計，配制IOOOmL含有10%氫氧化鈉、5%碳酸鈉、5%十二烷基苯磺酸鈉、0. 5% 0P-10的水溶液，作為脫脂液。(2)按重量百分比計，配制IOOOmL含有25%硫酸和20%三氧化鉻的水溶液，作為化學氧化液。(3)按重量百分比計，配制IOOOmL含有1. 5%重鉻酸鉀和0. 3%氫氧化鈉的水溶液，作為堅膜液。(4)按重量百分比計，配制IOOOmL重量百分數為1 %的硅酸鈉水溶液，作為封閉液。2、lCrl8Ni9Ti合金纖維絲的表面改性處理(1)將300g纖維絲直徑為0. 6mm的一束lCrl8Ni9Ti合金纖維絲放入上述IOOOmL 脫脂液中脫脂5min。(2)將上述脫脂后的合金纖維絲用清水沖洗干凈，并將其浸入IOOOmL溫度為70°C 的化學氧化液中，氧化時間為lOmin，對合金纖維絲進化學氧化。處理后合金纖維絲的顏色為黑色。(3)將上述氧化后的合金纖維絲用清水沖洗干凈，并將其浸入IOOOmL溫度為60°C 的堅膜液中，浸泡處理5min。(4)將上述堅膜處理后的合金纖維絲用清水沖洗干凈，并將其浸入IOOOmL溫度為 100°C的封閉液中，浸泡處理5min。(5)將上述封閉處理后的合金纖維絲用清水沖洗干凈并烘干。實施例2.采用本發明提供的方法進行合金纖維絲的表面改性處理。1、合金纖維絲脫脂液、化學氧化液、堅膜液及封閉液的配制(1)按重量百分比計，配制IOOOmL含有氫氧化鈉、0. 5%碳酸鈉、0. 5%十二烷基苯磺酸鈉、OP-IO的水溶液，作為脫脂液。(2)按重量百分比計，配制IOOOmL含有30%硫酸和15%三氧化鉻的水溶液，作為化學氧化液。(3)按重量百分比計，配制IOOOmL含有0. 5%重鉻酸鉀和0. 氫氧化鈉的水溶液，作為堅膜液。(4)按重量百分比計，配制IOOOmL重量百分數為0. 1 %的硅酸鈉水溶液，作為封閉液。2、0Crl8Ni9合金纖維絲的表面改性處理(1)將300g纖維絲直徑為0. 6mm的一束0Crl8Ni9合金纖維絲放入上述IOOOmL脫脂液中脫脂lOmin。(2)將上述脫脂后的合金纖維絲用清水沖洗干凈，并將其浸入IOOOmL溫度為80°C 的化學氧化液中，氧化時間為5min，對合金纖維絲進化學氧化。處理后合金纖維絲的顏色為
藍色 ο
(3)將上述氧化后的合金纖維絲用清水沖洗干凈，并將其浸入IOOOmL溫度為80°C 的堅膜液中，浸泡處理5min。(4)將上述堅膜處理后的合金纖維絲用清水沖洗干凈，并將其浸入IOOOmL溫度為 100°C的封閉液中，浸泡處理;3min。(5)將上述封閉處理后的合金纖維絲用清水沖洗干凈并烘干。實施例3.采用本發明提供的方法進行合金纖維絲的表面改性處理。1、合金纖維絲脫脂液、化學氧化液、堅膜液及封閉液的配制(1)按重量百分比計，配制IOOOmL含有5%氫氧化鈉、2%碳酸鈉、3%十二烷基苯磺酸鈉、0P-10的水溶液，作為脫脂液。(2)按重量百分比計，配制IOOOmL含有35%硫酸和18%三氧化鉻的水溶液，作為化學氧化液。(3)按重量百分比計，配制IOOOmL含有3%重鉻酸鉀和0. 5%氫氧化鈉的水溶液， 作為堅膜液。(4)按重量百分比計，配制IOOOmL重量百分數為5%的硅酸鈉水溶液，作為封閉液。2、lCrl8Nil2Mo2Ti合金纖維絲的表面改性處理(1)將300g纖維絲直徑為0. 6mm的一束00Crl7Nil4Mo2合金纖維絲放入上述 IOOOmL脫脂液中脫脂lmin。(2)將上述脫脂后的合金纖維絲用清水沖洗干凈，并將其浸入IOOOmL溫度為75°C 的化學氧化液中，氧化時間為6min，對合金纖維絲進化學氧化。處理后合金纖維絲的顏色為
' τπ. ο(3)將上述氧化后的合金纖維絲用清水沖洗干凈，并將其浸入IOOOmL溫度為50°C 的堅膜液中，浸泡處理lOmin。(4)將上述堅膜處理后的合金纖維絲用清水沖洗干凈，并將其浸入IOOOmL溫度為 60 0C的封閉液中，浸泡處理5min。(5)將上述封閉處理后的合金纖維絲用清水沖洗干凈并烘干。采用本發明提供的方法，處理前后0Crl8Ni9、lCrl8Ni9Ti和00Crl7Nil4Mo2合金纖維絲的腐蝕速率見表1 表 1
材料及其表面狀態腐蝕速率/ (g/m2.hr)lCrl8Ni9Ti實施例1 _處理前14.25處理后7.39OCrl 8Ni9實施例2 -處理前14.84處理后3.18!Crl8Nil2Mo2Ti實施例3 -處理前7.27處理后1.96
采用本發明提供的方法，處理前后0Crl8Ni9、lCrl8Ni9Ti和lCrl8Nil2Mo2Ti合金纖維絲的表面張力Ygs及其極性分量Ygsp和非極性分量Yg/見表2:表權利要求
1.一種合金纖維絲的表面改性方法，其特征在于，它是按照下列步驟進行的(1)將待處理的合金纖維絲放入脫脂液中脫脂1 IOmin；所述的脫脂液是含有以下重量百分比的組分的水溶液氫氧化鈉 10%、碳酸鈉0. 5% 5%、十二烷基苯磺酸鈉 0. 5% 5%和 0P-10 0. ；(2)將步驟(1)脫脂后的合金纖維絲用清水沖洗干凈，然后將其浸入溫度為50 90°C 的化學氧化液中，所述的化學氧化液按重量百分比計，是含有10% 40%硫酸和5% 20%三氧化鉻的水溶液；控制氧化時間為5 20min，直至纖維絲呈藍色或黑色；(3)將步驟( 氧化后的合金纖維絲用清水沖洗干凈，然后將其浸入溫度為50 80°C 的堅膜液中，浸泡處理1 IOmin ；所述的堅膜液按重量百分比計，是含有0. 5% 5%重鉻酸鉀和0. 氫氧化鈉的水溶液；(4)將步驟C3)堅膜處理后的合金纖維絲用清水沖洗干凈，然后將其浸入60 100°C 的封閉液中，浸泡處理1 IOmin ；所述的封閉液是重量百分比濃度為0. 05% 5%的硅酸鈉水溶液；(5)將步驟(4)封閉處理后的合金纖維絲用清水沖洗干凈并烘干。
2.權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述的脫脂液含有以下重量百分比的組分氫氧化鈉5% 10%、碳酸鈉3% 5%、十二烷基苯磺酸鈉3% 5%和0P-10 0. 1%。
3.權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)所述的化學氧化液含有20% 35% 的硫酸和10% 20%的三氧化鉻。
4.權利要求1所述的方法，其特征在于步驟C3)所述的堅膜液含有3% 5%的重鉻酸鉀和0. 的氫氧化鈉。
5.權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(4)所述的封閉液是重量百分比濃度為 0. 的硅酸鈉水溶液。
6.權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1)所述的脫脂時間為3 5min。
7.權利要求1所述的方法，其特征在于步驟( 所述的化學氧化液溫度為60 80°C; 氧化時間為5 IOmin。
8.權利要求1所述的方法，其特征在于步驟C3)所述的堅膜液溫度為50 70°C；浸泡時間為3 5min。
9.權利要求1所述的方法，其特征在于步驟⑷所述的封閉液溫度為80 100°C;浸泡時間為3 5min。
全文摘要
本發明提供一種合金纖維絲的表面改性處理方法，按照下列步驟進行(1)將待處理的合金纖維絲放入脫脂液中脫脂；(2)將步驟(1)脫脂后的合金纖維絲浸入溫度為50～90℃的化學氧化液中直至纖維絲呈藍色或黑色；(3)將步驟(2)氧化后的合金纖維絲浸入溫度為50～80℃的堅膜液中，浸泡處理1～10min；(4)將步驟(3)堅膜處理后的合金纖維絲浸入60～100℃的封閉液中，浸泡處理1～10min；(5)將步驟(4)封閉處理后的合金纖維絲用清水沖洗干凈并烘干。本發明的表明改性方法可以有效提高合金纖維絲的耐蝕性能，同時由于提高了合金纖維絲的表面張力及其極性分量，從而可以同時改善合金纖維絲的表面親水性。
文檔編號C23C22/83GK102409328SQ20111034179
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月2日 優先權日2011年11月2日
發明者司海娟, 呂沖, 吳忠軍, 周建軍, 孫振, 徐明輝, 李旭暉, 柏海燕, 王運波, 閆森智 申請人:上海藍濱石化設備有限責任公司, 蘭州藍亞石油化工裝備工程有限公司, 機械工業蘭州石油鉆采煉油化工設備質量檢測所有限公司, 甘肅藍科石化高新裝備股份有限公司