CN101885934A

CN101885934A - 一种用于铝合金表面防腐疏水处理的方法

Info

Publication number: CN101885934A
Application number: CN 201010210781
Authority: CN
Inventors: 雍兴跃; 王贤明; 侯纯扬; 屈一新; 武杰; 张正; 李果; 李栋梁
Original assignee: Beijing University of Chemical Technology
Current assignee: Beijing University of Chemical Technology
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2010-06-18
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2030-06-18
Also published as: CN101885934B

Abstract

本发明公开了一种用于铝合金表面防腐疏水处理的方法，属于防腐技术领域。具体包括(1)铝合金材料首先经过常规碱性脱脂液进行表面脱脂、除油；使用还原性的酸性清洗液进行表面活化处理，然后进行活性表面的钝化与封闭处理；(2)制备具有疏水效果的组合物，由重量比为9～16∶1的甲、乙组分组成，甲组分由下列重量百分比的物质配制而成：氟碳树脂35～60％，防锈颜料10～40％，有机硅化合物1～8％，分散剂0.5～5％，防沉降剂0.5～3％，有机溶剂10～40％，所述乙组分脂肪族和/或芳香族固化剂；(3)铝合金表面防腐疏水处理：将(2)具有疏水效果的组合物采用刷涂、喷涂或者浸涂方式涂覆在(1)处理过的铝合金表面，经过12小时左右的固化。采用本发明技术在铝合金表面上获得的防腐疏水涂层，具有涂层厚度薄、附着力好、耐海水腐蚀、表面超疏水等优点。

Description

一种用于铝合金表面防腐疏水处理的方法

技术领域

本发明涉及一种用于铝合金表面防腐疏水处理的方法，属于防腐技术领域。

背景技术

淡水资源短缺一直困扰着人类社会发展。海水淡化是当今人们获取淡水的途径之一。除了采用反渗透装置获取淡水外，多效闪蒸技术是人们常用的海水淡化工艺，并且该技术得到的淡水品质较好。在多效闪蒸工艺技术中，设备材料不但要求耐腐蚀，而且更需要热传导效率高。目前，在海水中使用的耐腐蚀金属材料有铜及其合金，钛合金，双相不锈钢。比较起来，在这些材料中，铜及其合金既是耐海水腐蚀材料，也是最好的热传导材料，但是价格太贵。钛合金和双相不锈钢材料虽然也耐海水腐蚀，但是相对来说，其热传导性能差些。为此，有以色利公司针对铝合金材料耐海水腐蚀性能较差，热传导性能良好的特点，对铝合金材料进行改性，添加稀土等特殊元素，提高其耐蚀性，并应用于海水淡化装置中的换热设备。

发明内容

本发明目的是提供一种用于铝合金表面防腐疏水处理的方法，将铝合金材料表面处理技术和超疏水涂层技术结合起来，在提高铝合金材料耐海水腐蚀能力的同时，并使其表面具有超疏水性能，最终使得铝合金材料既耐腐蚀又保持良好的导热性能。

为解决以上问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

(1)铝合金表面处理：铝合金材料首先经过常规碱性脱脂液进行表面脱脂、除油；其次，使用还原性的酸性清洗液进行表面活化处理5～10分钟，之后，进行水漂洗；最后，进行活性表面的钝化与封闭处理10～15分钟，得到具有适度粗糙的、褐黑色表面。其中，还原性的酸性清洗液的组成为盐酸7～10％，磷酸或者硫酸3～5％，还原性的金属氯化物1～3％，比如，氯化亚铁或者氯化镍，Lan-826缓蚀剂1～3‰，余量为水。工作温度为常温，酸洗时间5～10分钟。钝化采用活化表面钝化液，其组成为氟化物1～3‰，磷酸盐1～3％，氧化剂3～5％，比如硝酸盐，三氧化二铬等，余量为水，采用磷酸调节pH值1～2，工作温度35～40℃，时间5～10分钟，氟化物为常用的氟化物如氟化钠、氟化钾等，硝酸盐为常用的硝酸盐如硝酸钠、硝酸钾或硝酸铵等。封闭处理采用的封闭液组成为硅酸盐5～10％，1～3‰氯化铈，或者铈酸盐，余量为水，调节pH值10～11，工作温度60℃左右，时间5～10分钟。

(2)具有疏水效果的组合物，由按重量比为9～16∶1的比例组成的甲、乙组分，所述甲组分由下列重量百分比的物质配制而成：氟碳树脂35～60％；防锈颜料10～40％；有机硅化合物1～8％；分散剂0.5～5％；防沉降剂0.5～3％；有机溶剂10～40％；所述乙组分脂肪族和/或芳香族固化剂。

所述甲组分中的氟碳树脂是市售的低表面能树脂，如海洋化工研究院生产的WN-2型氟化丙烯酸树脂，该树脂具有优异的憎水性，与水的接触角能达到120°。

所述甲组分中的有机硅化合物为甲基硅氧烷共聚物、二甲基硅氧烷共聚物、羟基改性聚有机硅氧烷、聚醚改性有机硅氧烷、丙烯酸改性有机硅氧烷、聚酯改性有机硅氧烷中的一种或几种。

所述甲组分中的防锈颜料是指磷酸锌、三聚磷酸铝、铁红、磷铁粉、铬绿等的一种或几种。

所述甲组分中的分散剂为聚醚改性有机硅氧烷、低分子量不饱和多元酸聚合物、含羧基的共聚体中的一种或几种。如BYK公司的104、104S；AFCONA公司的4000、4015。

所述甲组分中的防沉降剂为有机膨润土，氢化蓖麻油、有机陶土、气相法白炭黑中的一种或几种。

所述甲组分中的有机溶剂为芳香类溶剂、酯类溶剂或醚酯类溶剂，所述芳香类溶剂为二甲苯、S100、S150，所述酯类溶剂为醋酸丁酯、醋酸乙酯，所述醚酯类溶剂为乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯。

所述乙组分是含异氰酸酯官能团的脂肪族和/或芳香族固化剂。如Bayer公司的N75、N90。

上述组合物喷涂在马口铁板上，涂层的性能特点如下：

1)附着力GB1720-79(划圈法)，不低于1级。

2)柔韧性GB1781-79，≤1mm。

3)冲击强度GB1732-1993，不低于50kg·cm。

4)涂层与蒸馏水的接触角大于120°。

5)涂层厚度不大于20μm。

(3)铝合金表面防腐疏水处理：将上述具有疏水效果的组合物采用刷涂、喷涂或者浸涂方式涂覆在上述处理过的铝合金表面，经过12小时左右的固化，即形成了具有防腐疏水的表面。

用120目铜网过滤漆料，喷枪使用前先用稀料进行清洗，将过滤后的漆料倒入喷枪容器中，预喷两下，使喷口与容器中的漆料浓度一致。

喷涂要点：喷涂距离、喷枪运行方式和喷雾图样搭接是喷涂的三原则，也是喷涂的基础。(1)喷枪距离为15cm～25cm之间喷涂距离过近，单位时间内形成的漆膜就增厚，易产生流挂；喷涂距离过大，漆膜变薄，涂料损失大，严重时造成涂料无光；(2)喷枪运行方式包括喷涂角度和喷枪运行速度，应保持喷枪与被涂物面呈直角、平行运行，移动速度一般在30～60cm/s调整，并要求恒定。如果喷枪倾斜并呈圆弧状或运行速度多变，都得不到厚度均匀的漆膜，易产生条纹和斑痕。喷枪移动速度过慢，则易产生流挂；过快和喷雾图样搭接不多时则不易得到平滑的漆膜；(3)喷雾图样搭接的宽度应保持一定，一般为有效幅度的1/4～1/3，为获得更为均匀的漆膜，再喷涂第二道时应与前道漆纵横交错，即第一道横向喷涂，第二道则应纵向喷涂。

本发明使铝合金表面具有特定的粗糙度；其次，使用一种具有疏水效果的组合物，通过浸涂、喷涂、刷涂等方法在铝合金表面得到厚度低于20μm，具有防腐、超疏水性能的薄膜，可以有效地提高铝合金材料在海水中的防腐能力并保持铝合金材料良好的导热性能的技术。

采用本发明技术在铝合金表面上获得的防腐疏水涂层，具有涂层厚度薄、附着力好、耐海水腐蚀、表面超疏水等优点。

具体实施方式：

以下用具体实施例来进一步说明本发明，但本发明并不限于以下实施例。

对比例1

铝合金表面处理：铝合金材料经过热碱性液进行脱脂处理，水漂洗，干燥。

使用的涂料由双组分构成，甲乙组分重量比为12∶1，疏水涂料甲组分配方如下：

WN-2型氟化丙烯酸树脂40g，三聚磷酸铝30g，羟基改性聚有机硅氧烷3g，104S 2g，有机膨润土1g，醋酸丁酯24g；乙组分为拜耳公司的N75。

最后，采用喷涂方法，把疏水组合物喷涂在已碱液脱脂、干燥的铝合金材料表面。待表面组合物涂层形成后发现，附着力较差。

实例1

铝合金表面处理：铝合金材料经过热碱性液进行脱脂处理，水漂洗，干燥。其次，使用本发明还原性的酸性清洗液(盐酸7％，硫酸5％，氯化镍3％，1‰Lan-826缓蚀剂，余量为水)在常温进行表面活化处理5分钟。之后，进行水漂洗，并进行活性表面的钝化与封闭处理10分钟，得到一具有适度粗糙的、褐黑色表面。其中，钝化液为氟化物(氟化钾或氟化钠等)1‰，磷酸盐1％，硝酸盐(硝酸钾、硝酸钠或硝酸铵等)氧化剂3％，采用磷酸调节pH值1～2，余量为水。封闭液组成为硅酸盐5％，1‰铈酸盐，余量为水，调节pH值10。

使用的涂料由双组分构成，甲乙组分重量比为10∶1，疏水涂料甲组分配方如下：WN-2型氟化丙烯酸树脂50g，铁红25g，丙烯酸改性有机硅氧烷5g，1043g，氢化蓖麻油2g，醋酸乙酯15g。乙组分为拜耳公司的N75。

最后，采用喷涂方法，把疏水组合物喷涂在铝合金材料表面，形成了附着力很好的表面组合物涂层，其表面与水的接触角达到153度，具有超疏水性能。

实例2

铝合金表面处理：铝合金材料经过热碱性液进行脱脂处理，水漂洗，干燥。其次，使用本发明还原性的酸性清洗液进行表面活化处理5分钟(盐酸8％，磷酸5％，还原性的氯化亚铁3％，3‰Lan-826缓蚀剂，余量为水)。之后，进行水漂洗，并进行活性表面的钝化与封闭处理15分钟，得到一具有适度粗糙的、褐黑色表面。其中，活化表面钝化液组成为氟化物(氟化钾或氟化钠等)3‰，磷酸盐3％，三氧化二铬氧化剂3％，余量为水，采用磷酸调节pH值1～2。封闭液组成为硅酸盐8％，1‰氯化铈，余量为水，调节pH值为11。

使用的涂料由双组分构成，甲乙组分重量比为9∶1，疏水涂料甲组分配方如下：WN-2型氟化丙烯酸树脂55g，磷铁粉20g，聚醚改性有机硅氧烷6g，40002g，有机陶土2g，乙二醇丁醚醋酸酯15g。乙组分为拜耳公司的N90。

最后，采用喷涂方法，把疏水组合物喷涂在铝合金材料表面，形成了附着力很好的表面组合物涂层，其表面与水的接触角达到151度，具有超疏水性能。

Claims

1.一种用于铝合金表面防腐疏水处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)铝合金表面处理：铝合金材料首先经过碱性脱脂液进行表面脱脂、除油；其次，使用还原性的酸性清洗液进行表面活化处理5～10分钟，进行水漂洗；最后，进行活性表面的钝化与封闭处理10～15分钟，其中，还原性的酸性清洗液的质量百分比组成为盐酸7～10％，磷酸或者硫酸3～5％，还原性的金属氯化物1～3％，Lan-826缓蚀剂1～3‰，余量为水，工作温度为常温，酸洗时间5～10分钟，钝化采用活化表面钝化液，其重量组成为氟化物1～3‰，磷酸盐1～3％，氧化剂3～5％，余量为水，采用磷酸调节pH值1～2，工作温度35～40℃，时间5～10分钟，封闭处理采用的封闭液重量组成为硅酸盐5～10％，1～3‰氯化铈或者铈酸盐，余量为水，调节pH值10～11，工作温度60℃，时间5～10分钟；

(2)制备具有疏水效果的组合物，由重量比为9～16∶1的甲、乙组分组成，所述甲组分由下列重量百分比的物质配制而成：氟碳树脂35～60％，防锈颜料10～40％，有机硅化合物1～8％，分散剂0.5～5％，防沉降剂0.5～3％，有机溶剂10～40％，所述乙组分脂肪族和/或芳香族固化剂；

(3)铝合金表面防腐疏水处理：将(2)具有疏水效果的组合物采用刷涂、喷涂或者浸涂方式涂覆在(1)处理过的铝合金表面，经过12小时左右的固化，即形成了具有防腐疏水的表面。

2.权利要求1的一种用于铝合金表面防腐疏水处理的方法，其特征在于，氟碳树脂为市售的低表面能树脂。

3.权利要求1的一种用于铝合金表面防腐疏水处理的方法，其特征在于，所述甲组分中的有机硅化合物为甲基硅氧烷共聚物、二甲基硅氧烷共聚物、羟基改性聚有机硅氧烷、聚醚改性有机硅氧烷、丙烯酸改性有机硅氧烷、聚酯改性有机硅氧烷中的一种或几种。

4.权利要求1的一种用于铝合金表面防腐疏水处理的方法，其特征在于，所述甲组分中的防锈颜料是指磷酸锌、三聚磷酸铝、铁红、磷铁粉、铬绿等的一种或几种。

5.权利要求1的一种用于铝合金表面防腐疏水处理的方法，其特征在于，所述甲组分中的分散剂为聚醚改性有机硅氧烷、低分子量不饱和多元酸聚合物、含羧基的共聚体中的一种或几种。

6.权利要求1的一种用于铝合金表面防腐疏水处理的方法，其特征在于，所述甲组分中的防沉降剂为有机膨润土，氢化蓖麻油、有机陶土、气相法白炭黑中的一种或几种。

7.权利要求1的一种用于铝合金表面防腐疏水处理的方法，其特征在于，所述甲组分中的有机溶剂为芳香类溶剂、酯类溶剂或醚酯类溶剂，所述芳香类溶剂为二甲苯、S100、S150，所述酯类溶剂为醋酸丁酯、醋酸乙酯，所述醚酯类溶剂为乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯。

8.权利要求1的一种用于铝合金表面防腐疏水处理的方法，其特征在于，所述乙组分脂肪族和/或芳香族固化剂为含异氰酸酯官能团的脂肪族和/或芳香族固化剂。

9.权利要求2的一种用于铝合金表面防腐疏水处理的方法，其特征在于，所述低表面能树脂为WN-2型氟化丙烯酸树脂。