CN107083154A - 一种铝合金复合陶瓷涂层及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝合金复合陶瓷涂层，其特征在于，包括陶瓷涂层材料，该材料的组成及重量百分含量为：环氧树脂35～55%，亚微米陶瓷颗粒2～16%，纳米氧化物溶胶3～15%，环氧树脂固化剂15～20%，钛白粉5～10%，高分子分散剂1～5%。本发明的铝合金复合陶瓷涂层具有环保、高硬度、高耐腐蚀、强抗冲击、高附着力等特点。

Description

一种铝合金复合陶瓷涂层及制备方法

技术领域

本发明涉及一种铝合金复合陶瓷涂层及制备方法，特别是一种环保、高硬度、高耐腐蚀、强抗冲击、高附着力的铝合金复合陶瓷涂层及制备方法。

背景技术

金属表面的处理方法多种多样，以铝合金为例，从发展趋势来看经历了以下的发展阶段：银白色阳极氧化－阳极氧化后电解着色－厚膜阳极氧化－阳极化处理（电解着色）后电泳涂装－化学转化后静电喷涂（粉末类：环氧粉末－聚酯氟碳粉末；液相喷涂类：醇酸喷涂－丙烯酸喷涂－硅改性丙烯酸氟碳喷涂）。从铝合金表面处理的发展来看，初期主要注重于防腐蚀的功能性，其后转向于美观的装饰性，最后则是功能性和装饰性并重。目前，铝合金表面处理方式趋向于采用功能性和装饰性并重的氟碳涂料。但氟碳涂层仍存在硬度低、耐划伤性差、耐腐蚀性有待进一步提高等不足。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种铝合金复合陶瓷涂层及制备方法，具有环保、高硬度、高耐腐蚀、强抗冲击、高附着力等特点。

本发明的技术方案：一种铝合金复合陶瓷涂层，其特征在于，包括陶瓷涂层材料，该材料的组成及重量百分含量为：

环氧树脂 35～55%，亚微米陶瓷颗粒 2～16%，

纳米氧化物溶胶 3～15%， 环氧树脂固化剂 15～20%，

钛白粉 5～10%， 高分子分散剂 1～5%。

前述的一种铝合金复合陶瓷涂层，所述亚微米陶瓷颗粒为亚微米氧化铝或亚微米氧化硅。

前述的一种铝合金复合陶瓷涂层，所述亚微米陶瓷颗粒的粒度直径为100nm～1000nm。

前述的一种铝合金复合陶瓷涂层，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂。

前述的一种铝合金复合陶瓷涂层，所述铝合金复合陶瓷涂层是按以下步骤制备的：

A、利用湿式反应器，通过硅烷偶联剂对亚微米陶瓷颗粒进行表面改性，得到A品；

B、A品经洗涤、干燥、粉碎，得到亚微米陶瓷颗粒产品，为B品；

C、将B品添加到树脂中，研磨分散，制得陶瓷涂层材料，为C品；

D、将C品喷涂于表面经过喷砂预处理的铝合金基材表面，流平，为D品；

E、低温烘烤，制得铝合金复合陶瓷涂层。

与现有技术相比，本发明选择适当的亚微米陶瓷颗粒，通过对颗粒进行表面特殊处理，引入有机反应官能团，一方面提高颗粒在涂料中的分散性，另一方面颗粒在成膜过程中与树脂进行化学接枝反应，提高涂层致密性、硬度、抗冲击及与底材的附着力，从而延长涂层防腐寿命。

具体实施方式

下面实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例1：一种铝合金复合陶瓷涂层，包括陶瓷涂层材料，该材料的组成及重量百分含量：环氧树脂35%，亚微米陶瓷颗粒15%，纳米氧化物溶胶15%，环氧树脂固化剂20%，钛白粉10%，高分子分散剂5%。

实施例2：一种铝合金复合陶瓷涂层，包括陶瓷涂层材料，该材料的组成及重量百分含量：环氧树脂45%，亚微米陶瓷颗粒15%，纳米氧化物溶胶15%，环氧树脂固化剂15%，钛白粉5%，高分子分散剂5%。

实施例3：一种铝合金复合陶瓷涂层，包括陶瓷涂层材料，该材料的组成及重量百分含量：环氧树脂50%，亚微米陶瓷颗粒10%，纳米氧化物溶胶15%，环氧树脂固化剂15%，钛白粉5%，高分子分散剂5%。

实施例4：一种铝合金复合陶瓷涂层，包括陶瓷涂层材料，该材料的组成及重量百分含量：环氧树脂45%，亚微米陶瓷颗粒15%，纳米氧化物溶胶10%，环氧树脂固化剂20%，钛白粉5%，高分子分散剂5%。

实施例5：一种铝合金复合陶瓷涂层，包括陶瓷涂层材料，该材料的组成及重量百分含量：环氧树脂55%，亚微米陶瓷颗粒10%，纳米氧化物溶胶10%，环氧树脂固化剂15%，钛白粉5%，高分子分散剂5%。

本发明将多尺度陶瓷颗粒表面功能化，加入环氧树脂和带环氧基团的氧化物溶胶，经氨基固化剂固化，形成纳米尺度下通过共价键结合、无明显界面的互穿聚合物网络结构涂层。互穿网络结构涂层中无机相可显著提高涂层硬度、抗划伤性等，有机相可以提高涂层柔软性和疏水性，减少环境中水向金属基体传输，有利于提高金属耐腐蚀性。涂层中具有较强表面效应的亚微米粒子其表面丰富的羟基可与金属基体之间通过生成共价键(Si-O-Me，Me表示金属)而牢固地结合在一起，表现为陶瓷涂层具有很好的附着力，在金属发生腐蚀时能够显著抑制腐蚀反应的进行和腐蚀区域的扩展。同时，由于陶瓷涂层的致密结构对侵蚀性粒子具有很强的阻挡性能，能够有效提高金属基体在腐蚀环境中的使用寿命。

此外，本发明还利用多尺寸陶瓷颗粒和功能性氧化物溶胶来替代传统的颜填料加入到涂层中，利用多尺寸结构功能填料的体积效应来填充常规涂层无法避免的“结构孔”（孔径在1nm以上），形成几乎无孔的致密涂层，杜绝环境中的各种腐蚀性介质的渗入，即可实现环境中的腐蚀介质在涂层中的“零渗透”。利用其大的表面积和表面能，提高被保护金属和涂层之间的不饱和键之间的结合强度，使涂层-基体金属之间的结合力，由涂层-基体金属之间的分子吸附产生的范德华力和化学吸附所形成的氢键力转变成由分子吸附-化学吸附-扩散结合-化学键结合等多种作用所形成的结合形式，即由纳米粒子的表面活性在涂层-金属界面发生一系列化学作用而形成涂层和基体金属表面无明显的界面，而是在中间形成一种类似Fe-Fe2O3-Al2O3涂层的复合体系。使得电解质和氧的存在而形成的腐蚀电化学反应失去了向四周延伸的空间，不能继续进行下去而达到抑制腐蚀的目的。因此，纳米材料的加入不仅具有良好的附着力、耐腐蚀性，且具有高的致密性及抗离子的渗透性。

Claims (5)

1.一种铝合金复合陶瓷涂层，其特征在于，包括陶瓷涂层材料，该材料的组成及重量百分含量为：

环氧树脂 35～55%，亚微米陶瓷颗粒 2～16%，

纳米氧化物溶胶 3～15%， 环氧树脂固化剂 15～20%，

钛白粉 5～10%， 高分子分散剂 1～5%。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金复合陶瓷涂层，其特征在于，所述亚微米陶瓷颗粒为亚微米氧化铝或亚微米氧化硅。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金复合陶瓷涂层，其特征在于，所述亚微米陶瓷颗粒的粒度直径为100nm～1000nm。

4.根据权利要求1所述的一种铝合金复合陶瓷涂层，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种铝合金复合陶瓷涂层，其特征在于，所述铝合金复合陶瓷涂层是按以下步骤制备的：

A、利用湿式反应器，通过硅烷偶联剂对亚微米陶瓷颗粒进行表面改性，得到A品；

B、A品经洗涤、干燥、粉碎，得到亚微米陶瓷颗粒产品，为B品；

C、将B品添加到树脂中，研磨分散，制得陶瓷涂层材料，为C品；

D、将C品喷涂于表面经过喷砂预处理的铝合金基材表面，流平，为D品；

E、低温烘烤，制得铝合金复合陶瓷涂层。