本发明涉及金属材料表面处理，特别涉及一种金属表面处理工艺及其应用。
背景技术：
1、金属表面在涂覆涂料的过程中，由于金属表面粗糙度、微观结构、表面氧化层与涂层化学特性等存在很大差异，会严重影响金属与涂层的附着力，并且由于环境暴露下金属表面特性等发生变化，使得金属表面接触角变大，这也会影响金属与涂层间的附着力。
2、目前一般是采用聚氨酯底漆、醇酸底漆、环氧树脂底漆、丙烯酸树脂底漆等底漆来提高面漆的附着力，但由于上述底漆成本高，烘烤时间长，烘烤工艺复杂，voc含量高，不仅会耗费大量资源，而且也不环保。因此，亟需一种成本低，环境友好，工序简单，适配性强的且能够长久提升金属表面与涂层附着力的工艺。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本发明提出了一种金属表面处理工艺及其应用。
2、本发明提供一种金属表面处理工艺，包括如下步骤：
3、清洗工段：喷淋、辊刷、真空辊吸干、烘烤、收卷；
4、界面处理工段：
5、a)等离子处理；
6、b)界面活化：开卷、喷涂、辊涂、烘烤、收卷；
7、其中，所述的等离子处理包括常压等离子处理和低压等离子处理；喷涂过程中使用的水性界面处理配方，包括如下组分：
8、水0-50重量份，如0、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50份；溶剂0-50重量份，如0、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50份；界面处理剂0.5-5重量份，如0.1、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5份；助剂0.5-3重量份，如0.5、1、1.5、2、2.5、3份。
9、在清洗工段为了保持金属卷料的表面品质需将喷淋和辊刷时间控制在1.5-5min，若时间过短，会使得金属表面的油污、杂质等出现残留，若时间过长，则会增加工时和清洗剂进而提升成本，清洗完毕后，需对金属表面进行达因值的检测，确保达因值＞30。
10、常压等离子处理系统由等离子发生器、气体输送管路及等离子喷枪等部分组成。等离子发生器产生高压高频能量，在喷嘴钢管中被激活和被控制的辉光放电中产生了低温等离子体，借助压缩空气将等离子体喷向工件表面，当等离子体与被处理物体表面相遇时，产生了化学作用和物理变化，表面得到了清洁，去除了碳化氢类污物，如油脂、辅助添加剂等，同时建立了羟基、羧基等自由基团，这些基团对各种涂覆材料具有促进其粘合的作用，在粘合和油漆应用时得到了优化；而低压等离子清洗系统由真空腔体及高频等离子电源、抽真空系统、充气系统、自动控制系统等部分组成，利用真空泵将工作室进行抽真空达到30-50pa的真空度，再在高频发生器交变电场的作用下，将气体进行电离，形成等离子体(物质第四态)，其显著的特点是高均匀性辉光放电，根据不同气体发出从蓝色到深紫色的彩色可见光，材料处理温度接近室温。在低压等离子体处理过程中，活性等离子对被清洗物进行物理轰击与化学反应双重作用，使被清洗物表面物质变成粒子和气态物质，经过抽真空排出，从而达到清洗目的，通过等离子处理可显著提升金属的表面能，降低表面接触角，这可以提升底漆和面漆等的附着效果，避免出现脱膜等异常现象，同时金属表面会发生改性，如亲水性、低摩擦、高度清洁、激活、蚀刻等，例如表面蚀刻是暴露在电子区域的气体形成等离子体，由此产生的电离气体和释放高能电子组成的气体，从而形成了等离子或离子，电离气体原子通过电场加速时，会释放足够的力量蚀刻表面。本发明采用常压等离子处理和低压等离子处理协同处理的方式，相较于单一等离子处理，能够显著提升金属表面能，且明显提升表面能有效时间。
11、界面活化阶段利用特殊的界面处理配方，在金属和涂层间形成一个中间层，该中间层可显著提高金属的界面能，通过化学键结合、扩散作用力、范德华力、氢键等共同作用力，将涂层和金属胶结为一体，提升了有机涂层和金属表面的附着力，并且界面活化工段配置简便、烘烤温度低(能耗低)、不含有高分子化合物、低voc(环境友好)，活化后能够保持金属表面能长期维持在较高水平，具有不可逆性，涂料适配性强，显著提升附着力，相比于单独采用等离子处理还具有长久性提升金属表的界面能的作用，本发明界面活化工序不仅适用于金属还适用于塑料等表面处理，另外还适用于不同涂覆工艺，如辊涂，喷涂等。
12、本发明清洗工段可去除金属材料表面附着的油脂、污垢、锈迹、漆料等，便于后期的界面处理；等离子处理可显著提升金属的表面能，降低表面接触角，避免清洗工段清理不彻底的问题；界面活化阶段能够显著降低金属表面的接触角，提升和改善涂层漆膜与基材之间的附着力。通过各工段之间的相互配合，可长久提升金属表面能，确保涂料涂附后不会出现脱膜等异常现象。
13、本发明特殊的表面处理工艺可不受金属制造工艺和金属储存环境等的影响，处理后的金属表面具有低接触角及高表面能，可显著提升涂层在金属表面的附着力，并且处理效果不可逆，不会随时间的延长而降低表面能。除此之外，相较于其他底漆和连接漆，本发明提升金属表面与涂层附着力的方式不含树脂等有机高分子，对环境和人体均友好。
14、进一步地，所述清洗工段采用的清洗剂为水性酸清洗剂、水性碱清洗剂或溶剂型清洗剂中的任意一种，清洗工段还包括对清洗剂进行回收过滤的过滤系统，使得清洗剂得到重复使用，节省资源。
15、水性酸清洗剂包括盐酸、硫酸、柠檬酸、甲酸、氢氟酸等酸性清洗剂中的一种或多种，再另添加少量的表面活性剂，螯合剂，缓蚀剂等制得；水性碱清洗剂包括苛性钠、纯碱、磷酸钠、亚硫酸钠等碱性清洗剂中的一种或多种，再另添加少量表面活性剂，螯合剂，缓蚀剂等制得；溶剂型清洗剂包括氯代烃、溴代烃、氟代烃等烃类清洗清洗剂中的一种或多种，再另添加少量表面活性剂，螯合剂，缓蚀剂等制得。
16、清洗工段可视金属特性对清洗剂做出针对性的选择，例如酸洗法适用于不锈钢等耐酸材料，碱洗法适用于钢铁等材料，通过化学方式和物理方式的结合提升金属表面的洁净程度，能够提升后续的等离子处理效果。
17、进一步地，所述溶剂为醇类有机溶剂，包括但不限于甲醇、乙醇、丙三醇、丁二醇、聚多元醇等中的一种或多种。
18、进一步地，所述界面处理剂为硅烷偶联剂、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、二异丙氧基二乙酰丙酮钛酸酯、三硬脂酸钛酸异丙酯、铝酸酯偶联剂、木质素偶联剂或双金属偶联剂中的一种或多种，其中硅烷偶联剂包括但不限于乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧硅烷中的任意一种或多种，双金属偶联剂包括但不限于铝钛复合偶联剂、铝-锆酸酯偶联剂中的任意一种或多种。
19、进一步地，所述界面处理剂为二异丙氧基二乙酰丙酮钛酸酯和双金属偶联剂的组合。
20、进一步地，所述常压等离子处理的气体为氩气、氦气、氧气或氮气中的任意一种。
21、进一步地，所述助剂为分散剂、润湿剂、消泡剂、流平剂、缓蚀剂中的一种或多种。
22、本发明还提供所述金属表面处理工艺处理后的金属，所述金属表面能高于70mn/m。
23、本发明还提供所述金属在制备覆铜板、汽车中的应用，特别是在制备需要进行喷涂的汽车产品中的应用。
24、综上，与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：
25、(1)本发明提供的经表面处理的金属长久地具有高表面能；
26、(2)本发明提供的经表面处理的金属具有低表面接触角；
27、(3)本发明提供的经表面处理的金属与涂层间具有高附着力。
1.一种金属表面处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的金属表面处理工艺，其特征在于，所述清洗工段采用的清洗剂为水性酸清洗剂、水性碱清洗剂或溶剂型清洗剂中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的金属表面处理工艺，其特征在于，所述溶剂为醇类有机溶剂。
4.根据权利要求1所述的金属表面处理工艺，其特征在于，所述界面处理剂为硅烷偶联剂、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、二异丙氧基二乙酰丙酮钛酸酯、三硬脂酸钛酸异丙酯、铝酸酯偶联剂、木质素偶联剂或双金属偶联剂中的任意一种或多种。
5.根据权利要求4所述的金属表面处理工艺，其特征在于，所述界面处理剂为二异丙氧基二乙酰丙酮钛酸酯和双金属偶联剂的组合。
6.根据权利要求1所述的金属表面处理工艺，其特征在于，所述常压等离子处理的气体为氩气、氦气、氧气或氮气中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的金属表面处理工艺，其特征在于，所述助剂为分散剂、润湿剂、消泡剂、流平剂、缓蚀剂中的一种或多种。
8.权利要求1-7任一项所述金属表面处理工艺处理后的金属，其特征在于，所述金属表面能高于70mn/m。
9.权利要求8所述金属在制备覆铜板、汽车中的应用。
