CN104419297A - 一种用于镁合金保护的防腐蚀涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种用于镁合金保护的防腐蚀涂料及其制备方法，属于金属腐蚀与防护领域。将环氧树脂20-35%溶于二甲苯与正丁醇混合溶剂中，配制成环氧树脂溶液；将聚酰胺15-30%溶于二甲苯与正丁醇混合溶剂中，配制成聚酰胺溶液；将镁粉30-40%、三聚磷酸铝10-20%和氧化铈0.5-1.5%加入到环氧树脂溶液中，混合均匀后，加入硅烷偶联剂0.5-1.5%，搅拌均匀，超声分散，而后加入聚酰胺溶液和消泡剂BYK-A5300.5-1.5%，分散5-10分钟后，熟化1-10分钟，得到镁合金防腐蚀涂料。本发明对镁合金保护作用明显高于一般的富镁涂层，制备工艺简单，实施性高。

Description

一种用于镁合金保护的防腐蚀涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于金属腐蚀与防护领域，具体涉及一种适用于镁合金基体防腐蚀的涂料及其制备方法。

技术背景

镁及镁合金具有高的比强度和比刚度，以及良好的阻尼性、切割加工性能和电磁屏蔽性能，被广泛应用于手机、笔记本电脑、数码相机、摄像机、飞机、汽车、摩托车、自行车、军工产品、纺织、印刷、冶金化工和防腐等行业。但是镁的化学稳定性低，腐蚀电位很低，因而耐蚀性差，这在某种程度上对于镁合金的广泛应用产生了诸多限制。

有机涂层是对金属进行防腐蚀保护的最简单的手段，为进一步提高涂层耐蚀性，通常在涂层中添加活性颜料，利用其牺牲阳极的作用保护基底，近年间研究者开发了对镁合金基材具有阴极保护作用的富镁涂层。富镁涂层对镁合金的保护作用已经得到证实，但富镁涂层中由于镁粉化学性质活泼，极易与腐蚀溶液反应，生成疏松的针状产物，使腐蚀溶液渗透涂层与镁合金基体反应，导致涂层失效，因此富镁涂层的保护效果还远达不到应用于实际生产之中的要求。目前，适当减缓涂层中镁粉的消耗速度，延长涂层的保护寿命成为研究的重点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对镁合金具有良好防腐蚀性能的阴极保护涂料及其制备方法。

本发明所提供的用于镁合金保护的防腐蚀涂料的原料干料组成及其质量百分含量如下：

其中，所述的纯镁粉的平均粒度为10-60微米；三聚磷酸铝的平均粒径为1-20微米；氧化铈的平均粒径为50-300纳米。

本发明所提供的镁合金防腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：

1）将环氧树脂、聚酰胺、纯镁粉、三聚磷酸铝、氧化铈、消泡剂BYK-A530和硅烷偶联剂分别按如下质量百分含量进行备份：20-35%、15-30%、30-40%、10-20%、0.5-1.5%、0.5-1.5%和0.5-1.5%；2）将环氧树脂溶于二甲苯与正丁醇按质量比1:1-4:1(优选7:3)混合的溶剂中，配制成环氧树脂的质量分数为55%-75%的溶液；将聚酰胺溶于二甲苯与正丁醇按质量比1:1-4:1(优选7:3)混合的溶剂中，配制成聚酰胺的质量分数为55%-75%的溶液；

3）将镁粉、三聚磷酸铝和氧化铈加入到步骤2）中配制的环氧树脂溶液中，混合均匀后，加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，超声分散10-30分钟，而后加入步骤2）中配制的聚酰胺溶液和消泡剂BYK-A530，分散5-10分钟后，熟化1-10分钟，得到镁合金防腐蚀涂料。

本发明原理如下：

本发明通过向环氧清漆中添加镁粉、三聚磷酸铝和氧化铈制成复合涂层，与镁合金相比，纯镁粉的腐蚀电位更低，作为阳极的镁粉由于失去电子而被腐蚀掉，作为阴极的镁合金表面不断得到电子，从而得到保护；涂层中的三聚磷酸铝通过PH值缓冲作用延长了富镁涂层的阴极保护作用时间并且与镁粉反应产生的比较致密的腐蚀产物也在一定程度上增强了涂层的屏蔽性能；氧化铈通过吸附于镁粉表面，降低镁粉的电化学反应活性，从而延长镁粉的阴极保护作用时间；复合涂层通过两者的共同作用使得镁粉的腐蚀速率明显降低，显著延长了涂层对镁合金的保护作用时间。

本发明有如下有益效果：

本发明向富镁涂层中添加了三聚磷酸铝和氧化铈后对镁合金的保护作用明显高于一般的富镁涂层，且制备工艺简单，实施性高。

附图说明

附图1是涂覆本发明的三聚磷酸铝和氧化铈复合富镁涂层以及富镁涂层的镁合金体系在由(50±1)g·L^-1氯化钠，(5±1)mL·L^-1过氧化氢和(10±1)mL·L^-1乙酸组成的Machu溶液中，测试温度(37±1)℃，浸渍时间(48.0±0.5)h后未剥离和剥离得到的结果图；

a)涂覆富镁涂层的镁合金试样浸渍后未剥离表面；b)富镁涂层剥离后镁合金基体表面；c)涂覆本发明三聚磷酸铝和氧化铈复合富镁涂层的镁合金试样浸渍后未剥离的表面，d)三聚磷酸铝和氧化铈复合富镁涂层剥离后镁合金基体表面。

附图2是涂覆本发明的三聚磷酸铝和氧化铈复合富镁涂层以及富镁涂层的镁合金体系在3%氯化钠溶液浸泡条件下0.01Hz频率下阻抗值的变化图。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明作进一步说明，单本发明并不限于以下实施例。

实施例1

1)将环氧树脂、聚酰胺、纯镁粉、三聚磷酸铝、氧化铈、消泡剂BYK-A530和硅烷偶联剂分别按如下质量百分含量进行备份：24%、24%、35%、15%、0.5%、0.5%和1%；

2）将环氧树脂溶于二甲苯与正丁醇按质量比7:3混合的溶剂中，配制成环氧树脂的质量分数为62.5%的溶液；将聚酰胺溶于二甲苯与正丁醇按质量比7:3混合的溶剂中，配制成聚酰胺的质量分数为62.5%的溶液；

3）将镁粉、三聚磷酸铝和氧化铈加入到步骤2）中配制的环氧树脂溶液中，混合均匀后，加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，超声十分钟，而后加入步骤2）中配制的聚酰胺溶液和消泡剂BYK-A530，分散10分钟后，熟化3分钟，得到镁合金防腐蚀涂料。

图1是涂覆富镁涂层（环氧树脂、聚酰胺、纯镁粉、消泡剂BYK-A530和硅烷偶联剂分别占涂料干膜质量百分含量：24%、24%、50%、0.5%、1.5%）的镁合金试样以及涂覆三聚磷酸铝和氧化铈复合富镁涂层的镁合金试样进行Machu测试后的结果图，由图可知Machu测试后涂覆富镁涂层的镁合金试样在划叉处涂层与基体出现了比较严重的剥离和起泡现象(图1a)，剥离富镁涂层后可以看到镁合金基体在划叉处及其周围腐蚀也比较严重（图1b），而涂覆三聚磷酸铝和氧化铈复合富镁涂层的镁合金试样，涂层表面十分平整，未发现明显的剥离和起泡现象（图1c），在剥离三聚磷酸铝和氧化铈复合富镁涂层后，划叉处镁合金基体也只是发生了轻微的腐蚀（图1d），表明三聚磷酸铝和氧化铈复合富镁涂层对镁合金基体的保护效果明显提高。对涂覆有三聚磷酸铝和氧化铈复合富镁涂层以及涂覆富镁涂层的镁合金试样分别进行交流阻抗测试并对数据进行处理，结果见图2。由图2知涂覆富镁涂层的镁合金试样在600h后，低频阻抗模值剧烈下降，表明涂层显著劣化，而涂覆三聚磷酸铝和氧化铈复合富镁涂层的镁合金试样在浸泡3672h后，低频阻抗值依然保持很高的数值，并且并未发生剧烈的下降，表明三聚磷酸铝和氧化铈复合富镁涂层可显著延长富镁涂层对镁合金的保护作用时间。

实施例2

1)将环氧树脂、聚酰胺、纯镁粉、三聚磷酸铝、纳米氧化铈、消泡剂BYK-A530和硅烷偶联剂分别按如下质量百分含量进行备份：32%、15%、40%、10%、1.5%、1%和0.5%；

2）将环氧树脂溶于二甲苯与正丁醇按质量比1:1混合的溶剂中，配制成环氧树脂的质量分数为55%的溶液；将聚酰胺溶于二甲苯与正丁醇按质量比1:1混合的溶剂中，配制成聚酰胺的质量分数为55%的溶液；

3）将镁粉、三聚磷酸铝和氧化铈加入到步骤2）中配制的环氧树脂溶液中，混合均匀后，加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，超声20分钟，而后加入步骤2）中配制的聚酰胺溶液和消泡剂BYK-A530，分散7分钟后，熟化7分钟，得到镁合金防腐蚀涂料。

实施例3

1)将环氧树脂、聚酰胺、纯镁粉、三聚磷酸铝、纳米氧化铈、消泡剂BYK-A530和硅烷偶联剂分别按如下质量百分含量进行备份：27%、20%、30%、20%、0.5%、1%和1.5%；

2）将环氧树脂溶于二甲苯与正丁醇按质量比7:3混合的溶剂中，配制成环氧树脂的质量分数为70%的溶液；将聚酰胺溶于二甲苯与正丁醇按质量比7:3混合的溶剂中，配制成聚酰胺的质量分数为70%的溶液；

3）将镁粉、三聚磷酸铝和氧化铈加入到步骤2）中配制的环氧树脂溶液中，混合均匀后，加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，超声30分钟，而后加入步骤2）中配制的聚酰胺溶液和消泡剂BYK-A530，分散10分钟后，熟化10分钟，得到镁合金防腐蚀涂料。

以上已对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以做出种种的等同的变型或替换，这些等同的变形或替换均含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (4)

1.一种用于镁合金保护的防腐蚀涂料，其特征在于，原料干料组成及其质量百分含量如下：

2.按照权利要求1的一种用于镁合金保护的防腐蚀涂料，其特征在于，所述的纯镁粉的平均粒度为10-60微米；三聚磷酸铝的平均粒径为1-20微米；氧化铈的平均粒径为50-300纳米。

3.权利要求1或2的一种用于镁合金保护的防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将环氧树脂、聚酰胺、纯镁粉、三聚磷酸铝、氧化铈、消泡剂BYK-A530和硅烷偶联剂分别按如下质量百分含量进行备份：20-35%、15-30%、30-40%、10-20%、0.5-1.5%、0.5-1.5%和0.5-1.5%；2）将环氧树脂溶于二甲苯与正丁醇按质量比1:1-4:1混合的溶剂中，配制成环氧树脂的质量分数为55%-75%的溶液；将聚酰胺溶于二甲苯与正丁醇按质量比1:1-4:1混合的溶剂中，配制成聚酰胺的质量分数为55%-75%的溶液；

3）将镁粉、三聚磷酸铝和氧化铈加入到步骤2）中配制的环氧树脂溶液中，混合均匀后，加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，超声分散10-30分钟，而后加入步骤2）中配制的聚酰胺溶液和消泡剂BYK-A530，分散5-10分钟后，熟化1-10分钟，得到镁合金防腐蚀涂料。

4.按照权利要求3的方法，其特征在于，二甲苯与正丁醇按质量比7:3。