CN107164749A - 一种用于铝合金表面制备铝磷酸盐涂层的涂料及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于铝合金表面制备铝磷酸盐涂层的涂料及使用方法，该涂料按重量份包括10～70份的Al(H2PO4)3、30～80份的纯水和与Al(H2PO4)3全部化学反应所需量1.1～1.3倍的Al2O3粉末；该涂料的使用步骤如下：1)按比例称取原料，混合搅拌均匀得到涂料；2)将铝合金样品放置于碱性溶液中碱洗，之后用纯水清洗，最后自然干燥后备用；3)在干燥后的铝合金表面涂覆涂料，之后置于水蒸汽环境中，得到表面具有铝磷酸盐涂层的铝合金铸件。本发明能在铝合金表面形成铝磷酸盐涂层，可提高铝合金的抗腐蚀性能，该技术处理温度低于通常铝合金所用的时效热处理温度，可作为最终处理工艺应用于产品生产。

Description

一种用于铝合金表面制备铝磷酸盐涂层的涂料及使用方法
技术领域：
本发明涉及一种用于铝合金表面制备铝磷酸盐涂层的涂料及使用方法，属于铝合金表面处理技术领域。
背景技术：
铝是双性金属，常温下，化学性质非常活泼，能够和氧反应生成一层致密的氧化膜，这层薄膜可以有效地阻止氧气和基体接触，从而阻止基体进一步氧化。但是，由于铝的电化学电位较负，在酸、碱、盐及含有水蒸气的潮湿气氛中，很容易在介质的参与下发生电化学腐蚀，这对于铝合金的正常使用是不利的。
在汽车工业中，因为铝密度小，能大幅度减重，进而降低能耗，所以需要对占车重比例大的车身、发动机、传动系统等零部件运用铝合金予以替代。其次，因为铝本身导热性能较好，运用在汽车的关键部位，能将这些部位产生的大量热量及时地释放，在较高强度散热的基础之上，有利于维持零部件长久稳定地运行，再从成本角度考虑，铝及铝合金价格便宜，适合规模化使用，且铝合金的铸造和加工性能极佳，使用方便，基于以上性能，近年来铝合金的使用得到了迅猛的发展。
铝及铝合金表面的自生氧化膜虽然致密，但仍然有孔洞存在，所以当介质分子非常小的时候，就很容易通过孔隙，进入基体，这就是产生腐蚀的原因，故需要对铝合金进行表面改性处理。
水蒸汽处理的温度一般在100℃以上，在此条件下利用水蒸汽形成的压力环境，促进铸造铝合金表面涂层分子与基体的反应结合，从而实现在样品表面制备特殊性能的涂层。与现有阳极氧化、化学镀、电镀、热喷涂等方法相比，水蒸汽处理具有所需设备少、制备工序简单、制备周期短、制备温度较低、不会造成高能耗、高成本的特点，且通过预浸涂与蒸汽处理结合的方式实现了铸铝与反应介质的充分反应，确保铸铝涂层的均匀性、连续性，以及与基体良好的结合性能。
发明内容：
技术问题：本发明的目的是提供一种用于铝合金表面制备铝磷酸盐涂层的涂料，该涂料与基体具有一定的反应能力，有利于实现涂层与基体的化学结合；
本发明的另一目的是提供一种用于铝合金表面制备铝磷酸盐涂层的涂料的使用方法，该方法通过结合水蒸汽处理，所制成适用于铝合金的涂层，明显提高铝合金的耐腐蚀性能和耐磨性能。
技术方案：本发明提供了一种用于铝合金表面制备铝磷酸盐涂层的涂料，该涂料按重量份包括10～70份的Al(H2PO4)3、30～80份的纯水和与Al(H2PO4)3全部化学反应所需量1.1～1.3倍的Al2O3粉末。
其中：
所述涂料的优选配比按重量份为60～70份Al(H2PO4)3、40～50份纯水和与Al(H2PO4)3全部化学反应所需量1.18～1.22倍的Al2O3粉末。
所述涂料的另一种优选配比按重量份为10～20份Al(H2PO4)3、70～80份纯水和与Al(H2PO4)3全部化学反应所需量1.18～1.22倍的Al2O3粉末。
所述的Al2O3粉末粒度小于500目。
本发明还提供了一种用于铝合金表面制备铝磷酸盐涂层的涂料使用方法，该方法包括以下步骤：
1)配制涂料：按比例称取原料，混合搅拌均匀得到涂料；
2)铸造铝合金样品预处理：将铸造铝合金样品放置于碱性溶液中碱洗，之后用纯水清洗，最后自然干燥后备用；
3)涂层制备：在步骤2)干燥后的铸造铝合金表面涂覆步骤1)配制的涂料，之后置于水蒸汽环境中，得到表面具有铝磷酸盐涂层的铝合金铸件。
其中：
步骤2)所述的碱性溶液为NaOH溶液或NaOH与NaCO3的混合溶液，且所述的NaOH溶液的浓度为10～12wt％，所述的混合溶液中NaOH的浓度为5～6wt％，NaCO3的浓度为5～6wt％；所述的碱洗的时长为5～6min；所述的用纯水清洗的时长为1～2min。
步骤3)所述的在干燥后的铝合金表面涂覆步骤1)配制的涂料，是指将干燥后的铸造铝合金置于涂料中浸渍2～3min。
步骤3)所述的置于水蒸汽环境中的时长为20～90min，其中水蒸汽环境的温度为120～180℃。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：
1)本发明的涂料与基体具有一定的反应能力，有利于实现涂层与基体的化学结合；
2)本发明的技术通过特定涂料，结合水蒸汽处理，所制成适用于铝合金的涂层，明显提高铝合金的耐腐蚀性能和耐磨性能，且其厚度可在10-50μm之间灵活调整；
3)本发明的技术处理温度低于通常铝合金所用的时效热处理温度，可作为最终处理工艺应用于产品生产；
4)本发明的技术具备制备工序少、制造周期短、成本低廉、适合规模生产等优势。
图附说明:
图1为实施例中3制备的表面具有铝磷酸盐涂层的铸造铝合金的金相图片。
具体实施方式：
根据下述实施例，可以更好地理解本发明；而本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体试验结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所描述的本发明；下面结合实施例对本发明作更进一步说明。
实施例1：
(1)配置涂料：按比例称取10份Al(H2PO4)3、80份纯水、按与Al(H2PO4)3全部发生化学反应所需量1.1倍的Al2O3粉末，混合搅拌均匀配成涂料；
(2)铸造铝合金样品预处理：将铸造铝合金样品放置于10wt％的NaOH溶液中碱洗5min，然后用纯水清洗1min，自然干燥后备用；
(3)涂层制备：将干燥后的铸造铝合金置于涂料中浸渍2min后取出，待涂料表面不产生明显流动后，将样品在120℃的水蒸汽环境中处理90min，得到表面具有铝磷酸盐涂层的铝合金样品。
实施例2：
(1)配置涂料：按比例称取70份Al(H2PO4)3、40份纯水、按与Al(H2PO4)3全部发生化学反应所需量1.3倍的Al2O3粉末，混合搅拌均匀配成涂料；
(2)铸造铝合金样品预处理：将铸造铝合金样品放置于NaOH与NaCO3的混合溶液中碱洗6min，然后用纯水清洗2min，自然干燥后备用，其中混合溶液中NaOH的浓度为6wt％，NaCO3的浓度为6wt％；
(3)涂层制备：将干燥后的铸造铝合金置于涂料中浸渍3min后取出，待涂料表面不产生明显流动后，将样品在160℃的水蒸汽环境中处理60min，得到具有铝磷酸盐表面涂层的铸造铝合金样品。
实施例3：
(1)配置涂料：按比例称取40份Al(H2PO4)3、60份纯水、按与Al(H2PO4)3全部发生化学反应所需量1.2倍的Al2O3粉末，混合搅拌均匀配成涂料；
(2)铸造铝合金样品预处理：将铸造铝合金样品放置于10wt％的NaOH溶液中碱洗6min，然后用纯水清洗2min，自然干燥后涂覆上述涂料；
(3)涂层制备：将干燥后的铸造铝合金置于涂料中浸渍2.5min后取出，待涂料表面不产生明显流动后，将样品在170℃的水蒸汽环境中处理50min，得到具有铝磷酸盐表面涂层的铸造铝合金样品。
实施例4：
(1)配置涂料：按比例称取45份Al(H2PO4)3、70份纯水、按与Al(H2PO4)3全部发生化学反应所需量1.2倍的Al2O3粉末，混合搅拌均匀配成涂料；
(2)铸造铝合金样品预处理：将铸造铝合金样品放置于12wt％的NaOH溶液中碱洗5min，然后用纯水清洗1min，自然干燥后涂覆上述涂料；
(3)涂层制备：将干燥后的铸造铝合金置于涂料中浸渍2min后取出，待涂料表面不产生明显流动后，将样品在150℃的水蒸汽环境中处理50min，得到具有铝磷酸盐表面涂层的铸造铝合金样品。
实施例5：
(1)配置涂料：按比例称取20份Al(H2PO4)3、30份纯水、按与Al(H2PO4)3全部发生化学反应所需量1.2倍的Al2O3粉末，混合搅拌均匀配成涂料；
(2)铸造铝合金样品预处理：将铸造铝合金样品放置于NaOH与NaCO3的混合溶液中碱洗5min，然后用纯水清洗1min，自然干燥后涂覆上述涂料，其中混合溶液中NaOH的浓度为5wt％，NaCO3的浓度为5wt％；；
(3)涂层制备：将干燥后的铸造铝合金置于涂料中浸渍2.5min后取出，待涂料表面不产生明显流动后，将样品在180℃的水蒸汽环境中处理20min，得到具有铝磷酸盐表面涂层的铸造铝合金样品。

Claims (8)

1.一种用于铝合金表面制备铝磷酸盐涂层的涂料，其特征在于：该涂料按重量份包括10～70份的Al(H2PO4)3、30～80份的纯水和与Al(H2PO4)3全部化学反应所需量1.1～1.3倍的Al2O3粉末。
2.根据权利要求1所述的一种用于铝合金表面制备铝磷酸盐涂层的涂料，其特征在于：所述涂料的优选配比按重量份为60～70份Al(H2PO4)3、40～50份纯水和与Al(H2PO4)3全部化学反应所需量1.18～1.22倍的Al2O3粉末。
3.根据权利要求1所述的一种用于铝合金表面制备铝磷酸盐涂层的涂料，其特征在于：所述涂料的另一种优选配比按重量份为10～20份Al(H2PO4)3、70～80份纯水和与Al(H2PO4)3全部化学反应所需量1.18～1.22倍的Al2O3粉末。
4.根据权利要求1所述的一种用于铝合金表面制备铝磷酸盐涂层的涂料，其特征在于：所述的Al2O3粉末粒度小于500目。
5.一种根据权利要求1所述的用于铝合金表面制备铝磷酸盐涂层的涂料使用方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1)配制涂料：按比例称取原料，混合搅拌均匀得到涂料；
2)铸造铝合金样品预处理：将铸造铝合金样品放置于碱性溶液中碱洗，之后用纯水清洗，最后自然干燥后备用；
3)涂层制备：在步骤2)干燥后的铸造铝合金表面涂覆步骤1)配制的涂料，之后置于水蒸汽环境中，得到表面具有铝磷酸盐涂层的铸造铝合金。
6.根据权利要求5所述的一种用于铝合金表面制备铝磷酸盐涂层的涂料使用方法，其特征在于：步骤2)所述的碱性溶液为NaOH溶液或NaOH与NaCO3的混合溶液，且所述的NaOH溶液的浓度为10～12wt％，所述的混合溶液中NaOH的浓度为5～6wt％，NaCO3的浓度为5～6wt％；所述的碱洗的时长为5～6min；所述的用纯水清洗的时长为1～2min。
7.根据权利要求5所述的一种在铝合金表面制备铝磷酸盐涂层的涂料使用方法，其特征在于：步骤3)所述的在干燥后的铝合金表面涂覆步骤1)配制的涂料，是指将干燥后的铸造铝合金置于涂料中浸渍2-3min。
8.根据权利要求5所述的一种在铝合金表面制备铝磷酸盐涂层的涂料使用方法，其特征在于：步骤3)所述的置于水蒸汽环境中的时长为20～90min，其中水蒸汽环境的温度为120～180℃。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111468705A (zh) * 2020-05-12 2020-07-31 东南大学 一种在铸造铝合金表面制造耐腐蚀防护层的复合处理工艺
CN113174150A (zh) * 2021-04-27 2021-07-27 东南大学 一种铝锌磷酸盐涂料及使用方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3996073A (en) * 1974-10-11 1976-12-07 Armco Steel Corporation Insulative coating for electrical steels
CN1768162A (zh) * 2003-01-31 2006-05-03 环保燃料有限公司 用于形成转化表面的方法和组合物
CN1860254A (zh) * 2003-10-14 2006-11-08 日本轻金属株式会社 耐蚀铝导电性材料及其制造方法
CN102770583A (zh) * 2009-12-11 2012-11-07 18纬度有限公司 无机磷酸盐防腐蚀涂层
CN102978595A (zh) * 2012-09-29 2013-03-20 吴雅萍 一种镁及镁合金表面防腐的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3996073A (en) * 1974-10-11 1976-12-07 Armco Steel Corporation Insulative coating for electrical steels
CN1768162A (zh) * 2003-01-31 2006-05-03 环保燃料有限公司 用于形成转化表面的方法和组合物
CN1860254A (zh) * 2003-10-14 2006-11-08 日本轻金属株式会社 耐蚀铝导电性材料及其制造方法
CN102770583A (zh) * 2009-12-11 2012-11-07 18纬度有限公司 无机磷酸盐防腐蚀涂层
CN102978595A (zh) * 2012-09-29 2013-03-20 吴雅萍 一种镁及镁合金表面防腐的方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111468705A (zh) * 2020-05-12 2020-07-31 东南大学 一种在铸造铝合金表面制造耐腐蚀防护层的复合处理工艺
CN111468705B (zh) * 2020-05-12 2021-10-19 东南大学 一种在铸造铝合金表面制造耐腐蚀防护层的复合处理工艺
CN113174150A (zh) * 2021-04-27 2021-07-27 东南大学 一种铝锌磷酸盐涂料及使用方法

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