CN108624932A - 一种铝合金防腐涂层的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝合金防腐涂层的制备方法，包括如下步骤：（1）铝合金基体的表面预处理；（2）阳极氧化；（3）钝化处理；（4）涂覆有机‑无机复合涂层。本发明提供的铝合金防腐涂层的制备方法，具有无污染、成本低等优势；先采用硼‑硫酸阳极氧化工艺形成氧化膜，然后采用溶胶‑凝胶法在氧化膜表面涂覆一层有机‑无机复合涂层，以达到封孔的目的，从而大大提高耐腐蚀性能。

Description

一种铝合金防腐涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金防腐涂层的制备方法，属于金属防腐技术领域。
背景技术
铝材具有质轻、比强度高、导电性及耐腐蚀性等优点，易于成型，因此广泛应用于航空航天、化工工业等领域，从而其腐蚀与防护也逐渐受到人们的重视。目前，国内外对铝合金的保护方法主要是表面生成氧化膜法，但是由于氧化膜是多孔结构，在某些情况下的耐腐蚀性能还不够。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种铝合金防腐涂层的制备方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种铝合金防腐涂层的制备方法，包括如下步骤，
（1）铝合金基体的表面预处理：
采用砂纸将基体表面精细打磨至光亮平整，无明显刮痕；然后置于碱液中超声2min除油除锈，取出用蒸馏水冲洗；再浸入酸液中超声处理1-2min，取出用蒸馏水快速冲洗；
（2）阳极氧化：
采用工程生产广泛应用的直流电源，阴极采用铅板，阳极为经过步骤（1）处理后的铝合金基体，串联电流表用以调整阳极化过程的电流；电解液溶液采用硼酸-硫酸混合溶液，并添加其他添加剂；
（3）钝化处理：
采用沸水封闭钝化，具体操作为：在容器中加入适量去离子水加热，40℃时放入氧化后的铝合金基体，当水温达到98~100℃即水沸腾时开始计时，30min后停止加热，然后室温冷却半小时，取出，热风吹干；
（4）涂覆有机-无机复合涂层：
将步骤（3）处理过的铝合金基体缓慢匀速地浸入溶胶溶液中，三分钟后缓慢匀速地取出，然后在180℃下热处理15min后取出，常温下冷却。
优选地，步骤（1）中所述碱液为15%的NaOH溶液。
优选地，步骤（1）中所述酸液为15%的硝酸溶液。
优选地，步骤（2）中电流密度控制为1~2；氧化时间40min，包括调压过程10min和恒流氧化过程30min。
优选地，步骤（2）中所述添加剂为磷酸、草酸、柠檬酸中的任意一种。
优选地，步骤（4）中所述溶胶溶液组分以体积份数计为：蒸馏水50份，冰醋酸1份，正硅酸四乙酯3.5份，钛酸四丁酯1份，硅烷偶联剂（KH550）0.5份。
优选地，所述溶胶溶液的配置方法为：先按比例量取蒸馏水、冰醋酸、正硅酸四乙酯，混合配制成溶液，静置20-30min；然后依次加入相应份量KH550、钛酸四丁酯，磁力搅拌半小时，再超声处理半小时，如此搅拌与超声操作连续交替进行四小时，然后陈化12小时即可得到溶胶溶液。
优选地，所述钛酸四丁酯预先配制成溶胶状态，具体组成是1ml钛酸四丁酯、9ml乙醇、10ml蒸馏水、10滴浓硝酸。
有益效果：本发明提供的铝合金防腐涂层的制备方法，具有无污染、成本低等优势；先采用硼-硫酸阳极氧化工艺形成氧化膜，然后采用溶胶-凝胶法在氧化膜表面涂覆一层有机-无机复合涂层，以达到封孔的目的，从而大大提高耐腐蚀性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
实施例
一种铝合金防腐涂层的制备方法，包括如下步骤，
（1）铝合金基体的表面预处理：
采用砂纸将基体表面精细打磨至光亮平整，无明显刮痕；然后置于15%NaOH溶液中超声2min除油除锈，取出用蒸馏水冲洗；再浸入15%硝酸溶液中超声处理1-2min，取出用蒸馏水快速冲洗。先碱液除锈，再酸液浸泡的原因是：铝合金基体经碱液初步处理后，表面有残留的碱不溶物和因处理过度产生的斑点和黑色杂质等。
（2）阳极氧化：
采用工程生产广泛应用的直流电源，阴极采用铅板，阳极为经过步骤（1）处理后的铝合金基体，串联电流表用以调整阳极化过程的电流；电解液溶液采用硼酸-硫酸混合溶液，并添加其他添加剂；
电流密度控制为1~2；氧化时间40min，包括调压过程10min和恒流氧化过程30min；
所述添加剂为磷酸、草酸、柠檬酸中的任意一种。
（3）钝化处理：
采用沸水封闭钝化，具体操作为：在容器中加入适量去离子水加热，40℃时放入氧化后的铝合金基体，当水温达到98~100℃即水沸腾时开始计时，30min后停止加热，然后室温冷却半小时，取出，热风吹干。
沸水封闭法的原理是高温时水与氧化膜层生成勃姆石，利用其体积膨胀将孔封闭，在低温时，水以物理方式吸附在阳极氧化膜层上；在高温时，水与氧化物化合生成勃姆石AlO(OH):Al2O3+nH2O=Al2O3·nH2O(式中n为1或3)，当Al2O3水化为一水合氧化铝(Al2O3·H2O)时，其体积膨胀可增加约33%；当生成三水合氧化铝(Al2O3·3H2O)时，其体积增大几乎100%。水化物填充了多孔的阳极氧化膜，阻滞侵蚀性的氯离子、阳离子等进入膜层，阳极氧化膜层的耐蚀性得到提高。
（4）涂覆有机-无机复合涂层：
将步骤（3）处理过的铝合金基体缓慢匀速地浸入溶胶溶液中，三分钟后缓慢匀速地取出，然后在180℃下热处理15min后取出，常温下冷却。
所述溶胶溶液的组分以体积份数计为：蒸馏水50份，冰醋酸1份，正硅酸四乙酯3.5份，钛酸四丁酯1份，硅烷偶联剂（KH550）0.5份。
所述溶胶溶液的配置方法为：先按比例量取蒸馏水、冰醋酸、正硅酸四乙酯，混合配制成溶液，静置20-30min；依次加入相应份量KH550、钛酸四丁酯，此时溶液呈现分层或出现局部絮状悬浮物；然后磁力搅拌半小时，再超声处理半小时，如此搅拌与超声操作连续交替进行四小时，陈化12小时即可得到溶胶溶液。该方法制得的溶胶溶液可在三天内保持溶胶状态。
其中钛酸四丁酯预先配制成溶胶状态，具体组成是1ml钛酸四丁酯、9ml乙醇、10ml蒸馏水、10滴浓硝酸。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种铝合金防腐涂层的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，
（1）铝合金基体的表面预处理：
采用砂纸将基体表面精细打磨至光亮平整，无明显刮痕；然后置于碱液中超声2min除油除锈，取出用蒸馏水冲洗；再浸入酸液中超声处理1-2min，取出用蒸馏水快速冲洗；
（2）阳极氧化：
采用工程生产广泛应用的直流电源，阴极采用铅板，阳极为经过步骤（1）处理后的铝合金基体，串联电流表用以调整阳极化过程的电流；电解液溶液采用硼酸-硫酸混合溶液，并添加其他添加剂；
（3）钝化处理：
采用沸水封闭钝化，具体操作为：在容器中加入适量去离子水加热，40℃时放入氧化后的铝合金基体，当水温达到98~100℃即水沸腾时开始计时，30min后停止加热，然后室温冷却半小时，取出，热风吹干；
（4）涂覆有机-无机复合涂层：
将步骤（3）处理过的铝合金基体缓慢匀速地浸入溶胶溶液中，三分钟后缓慢匀速地取出，然后在180℃下热处理15min后取出，常温下冷却。
2.根据权利要求1所述的铝合金防腐涂层的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述碱液为15%的NaOH溶液。
3.根据权利要求1所述的铝合金防腐涂层的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述酸液为15%的硝酸溶液。
4.根据权利要求1所述的铝合金防腐涂层的制备方法，其特征在于：步骤（2）中电流密度控制为1~2；氧化时间40min，包括调压过程10min和恒流氧化过程30min。
5.根据权利要求1所述的铝合金防腐涂层的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述添加剂为磷酸、草酸、柠檬酸中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的铝合金防腐涂层的制备方法，其特征在于：步骤（4）中的溶胶溶液组分以体积份数计为：蒸馏水50份，冰醋酸1份，正硅酸四乙酯3.5份，钛酸四丁酯1份，硅烷偶联剂（KH550）0.5份。
7.根据权利要求6所述的铝合金防腐涂层的制备方法，其特征在于：所述溶胶溶液的配置方法为：先按比例量取蒸馏水、冰醋酸、正硅酸四乙酯，混合配制成溶液，静置20-30min；然后依次加入相应份量KH550、钛酸四丁酯，磁力搅拌半小时，再超声处理半小时，如此搅拌与超声操作连续交替进行四小时，然后陈化12小时即可得到溶胶溶液。
8.根据权利要求6所述的铝合金防腐涂层的制备方法，其特征在于：所述钛酸四丁酯预先配制成溶胶状态，具体配制组成是1ml钛酸四丁酯、9ml乙醇、10ml蒸馏水、10滴浓硝酸。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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