CN108715954A - 一种耐腐蚀铝合金门窗及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀铝合金门窗及其制备方法，涉及门窗型材领域，包括铝合金门窗基体以及覆盖于铝合金门窗基体表面的耐腐蚀涂层，铝合金门窗基体包括以下重量份计的原料：铝粉95‑100份、硅粉1‑3份、锌粉2‑5份、铜粉2‑5份、镁粉1‑3份和锡粉0.5‑1.5份；耐腐蚀涂层包括以下重量份计的原料：环氧树脂28‑32份、氟碳树脂12‑17份、纳米氧化锌3‑7份、纳米氮化硅2‑5份、炭黑1‑3份、纳米铝矾土4‑9份、竹炭粉4‑9份、抗老化剂1.2‑1.8份和硅烷偶联剂0.6‑1.4份；本发明通过门窗通过铝合金门窗基体和表面耐腐蚀涂层的配合，具有良好的耐腐蚀性、耐腐蚀性和耐久性，制备方法简单，可控性强。

Description

一种耐腐蚀铝合金门窗及其制备方法
技术领域
本发明涉及门窗型材领域，具体涉及一种耐腐蚀铝合金门窗及其制备方法。
背景技术
铝合金门窗，是指采用铝合金挤压型材为框、梃、扇料制作的门窗称为铝合金门窗，简称铝门窗，铝合金门窗包括以铝合金作为受力杆件基材和木材、塑料复合的门窗，铝合金具有密度小、比强度和比刚度高、优异的铸造性和良好的加工性能，同时还具有良好的阻尼减震性能等特点，非常适合用作门窗材料。
但是铝合金标准电极电位较低，化学性质活泼，在常温下极易被空气氧化生成一层薄的氧化膜，该氧化膜多孔、疏松，防腐蚀性很差，因此铝合金工件在使用之前往往需要采取一些有效的表面处理方法，尤其是化工厂、冶炼厂等较差的环境中使用铝合门窗时，铝合金门窗表面极易被腐蚀破坏，从而缩短了铝合金门窗的使用寿命
中国专利CN103044990B公开了一种含钛的无铬锌铝涂层防腐涂料，由A、B双组份按3:1质量比组成，其中A组分包括下列原料：锌铝合金粉、纳米二氧化硅、木质素磺酸钠、苯并三氮唑、硫代二乙二醇、三苯基膦、去离子水；B组分包括下列原料：四氟化锆、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、肌醇六磷酸酯、醋丁纤维素、乙醇、去离子水。其中所述锌铝合金粉由Zn、Al、和Ti组成。本发明产品具有无毒、无害、无污染、低温快速处理、操作简单、原料来源广泛、价格低、清洁生产等特点，但是本发明涂料存在粘结性差，易开了脱落的缺点。
中国专利CN108129941A公开了一种铝合金防腐涂料，其按照以下原料的重量份数组成：酚醛树脂50-60份、改性环氧树脂20-30份、消光剂1-3份、流平剂2-5份、湿润剂3-6份、消泡剂1-5份、水玻璃6-8份、钠基膨润土5-8份、刚玉粉15-25份、钟乳石粉6-15份、油酸钠3-9份、高岭土10-15份、氧化铬绿3-8份、固化剂1-3份、氧化铌3-9份。本发明所得涂料涂覆后具有良好的金属装饰效果，且其经一次涂覆后即可实现表面平整，并具有良好的光泽感、耐磨性、耐候性，但是本发明中的水玻璃、酚醛树脂含有易挥发物质，易污染空气。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种耐腐蚀铝合金门窗及其制备方法，本发明通过门窗通过铝合金门窗基体和表面耐腐蚀涂层的配合，具有良好的耐腐蚀性、耐腐蚀性和耐久性，制备方法简单，可控性强，可工业化生产。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种耐腐蚀铝合金门窗，包括铝合金门窗基体以及设置于铝合金门窗基体表面的耐腐蚀涂层；
所述铝合金门窗基体包括以下重量份计的原料：铝粉95-100份、硅粉1-3份、锌粉2-5份、铜粉2-5份、镁粉1-3份和锡粉0.5-1.5份；
所述耐腐蚀涂层包括以下重量份计的原料：环氧树脂28-32份、氟碳树脂12-17份、纳米氧化锌3-7份、纳米氮化硅2-5份、炭黑1-3份、纳米铝矾土4-9份、竹炭粉4-9份、抗老化剂1.2-1.8份和硅烷偶联剂0.6-1.4份。
优选地，所述铝合金门窗基体包括以下重量份计的原料：铝粉98份、硅粉2份、锌粉3.6份、铜粉3份、镁粉1.8份和锡粉1.2份；
所述耐腐蚀涂层包括以下重量份计的原料：环氧树脂30份、氟碳树脂15份、纳米氧化锌5份、纳米氮化硅3.6份、炭黑2份、纳米铝矾土7份、竹炭粉6份、抗老化剂1.6份和硅烷偶联剂1.1份。
优选地，所述耐腐蚀涂层中抗老化剂为N,N-二苯基对苯胺、N-苯基-N-环己烷对苯胺、苯基-β-萘胺和N,N-二-(β-萘基)对苯二胺中的一种或几种结合。
优选地，所述耐腐蚀涂层中硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种结合。
本发明中还公开了一种上述耐腐蚀铝合金门窗的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)铝合金门窗基体的制备
(a1)将铝粉、硅粉、锌粉、铜粉、镁粉和锡粉球磨混合均匀后，压制成型，得生坯；
(a2)在通入氮气的条件下，将生坯在380-490摄氏度下，预加热70-90分钟，升温至500-520摄氏度下，热压成型，即得所述铝合金门窗基体；
(2)耐腐蚀涂层的制备
(b1)将环氧树脂和氟碳树脂加入反应釜中，以500-600转/分钟的速度，搅拌混合50-60分钟；
(b2)向步骤(b1)的混合物中加入纳米氧化锌、纳米氮化硅、炭黑、纳米铝矾土、竹炭粉、抗老化剂和硅烷偶联剂，以650-720转/分钟的速度，搅拌混合80-90分钟，即得耐腐蚀涂层；
(3)耐腐蚀铝合金门窗的制备
将步骤(2)制得的耐腐蚀涂层均匀涂刷与步骤(1)制得的铝合金门窗基体上，加热烘干后，冷却至室温，即得所述耐腐蚀铝合金门窗。
优选地，所述步骤(a1)中的压制成型的压力为180-220MPa，压制时间3-6分钟；
优选地，所述步骤(a2)的升温至500-520摄氏度具体为以6-8摄氏度/分钟的速率升温。
优选地，所述步骤(b1)中的搅拌混合温度为72-76摄氏度。
优选地，所述步骤(3)中的烘干为在60-70摄氏度的真空干燥室中，烘干10-15分钟。
优选地，所述步骤(3)中的耐腐蚀涂层的涂抹厚度为0.1-0.5毫米。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明通过门窗通过铝合金门窗基体和表面耐腐蚀涂层的配合，具有良好的耐腐蚀性、耐腐蚀性和耐久性，制备方法简单，可控性强，可工业化生产。
(2)本发明铝合金门窗基体通过硅粉、锌粉、铜粉、镁粉和锡粉的配合制备而成，具有良好的耐腐蚀性，比强度和比刚度高，加工性能好，易成产加工；
(3)本发明涂覆于铝合金门窗基体表面的耐腐蚀层粘结强度高，具有良好的耐腐蚀性和耐温耐候性，通过纳米氧化锌、纳米氮化硅、炭黑1份、纳米铝矾土和竹炭粉的配合作用，涂层具有良好的致密性，韧性强，抗裂性能优异，抗机械冲击性强，耐磨性高。
(4)本发明通过研磨后，通过金属粉研磨混合后压制而成，具有良好的强度和刚度，成品表面孔隙率低，品性良好，制备方法简单。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种耐腐蚀铝合金门窗，包括铝合金门窗基体以及设置于铝合金门窗基体表面的耐腐蚀涂层；
铝合金门窗基体包括以下重量份计的原料：铝粉95份、硅粉1份、锌粉2份、铜粉2份、镁粉1份和锡粉0.5份；
耐腐蚀涂层包括以下重量份计的原料：环氧树脂28份、氟碳树脂12份、纳米氧化锌3份、纳米氮化硅2份、炭黑1份、纳米铝矾土4份、竹炭粉4份、抗老化剂1.2份和硅烷偶联剂0.6份。
耐腐蚀涂层中抗老化剂为N,N-二苯基对苯胺。
耐腐蚀涂层中硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
本实施例中的耐腐蚀铝合金门窗的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)铝合金门窗基体的制备
(a1)将铝粉、硅粉、锌粉、铜粉、镁粉和锡粉球磨混合均匀后，压制成型，得生坯；
(a2)在通入氮气的条件下，将生坯在420摄氏度下，预加热80分钟，升温至510摄氏度下，热压成型，即得所述铝合金门窗基体；
(2)耐腐蚀涂层的制备
(b1)将环氧树脂和氟碳树脂加入反应釜中，以500转/分钟的速度，搅拌混合50分钟；
(b2)向步骤(b1)的混合物中加入纳米氧化锌、纳米氮化硅、炭黑、纳米铝矾土、竹炭粉、抗老化剂和硅烷偶联剂，以650转/分钟的速度，搅拌混合80分钟，即得耐腐蚀涂层；
(3)耐腐蚀铝合金门窗的制备
将步骤(2)制得的耐腐蚀涂层均匀涂刷与步骤(1)制得的铝合金门窗基体上，加热烘干后，冷却至室温，即得所述耐腐蚀铝合金门窗。
步骤(a1)中的压制成型的压力为180MPa，压制时间3分钟；
步骤(a2)的升温至500摄氏度具体为以6摄氏度/分钟的速率升温。
步骤(b1)中的搅拌混合温度为72-76摄氏度。
步骤(3)中的烘干为在60摄氏度的真空干燥室中，烘干10分钟。
步骤(3)中的耐腐蚀涂层的涂抹厚度为0.1毫米。
实施例2
一种耐腐蚀铝合金门窗，包括铝合金门窗基体以及设置于铝合金门窗基体表面的耐腐蚀涂层；
铝合金门窗基体包括以下重量份计的原料：铝粉100份、硅粉3份、锌粉5份、铜粉5份、镁粉3份和锡粉1.5份；
耐腐蚀涂层包括以下重量份计的原料：环氧树脂32份、氟碳树脂17份、纳米氧化锌7份、纳米氮化硅5份、炭黑3份、纳米铝矾土9份、竹炭粉9份、抗老化剂1.8份和硅烷偶联剂1.4份。
耐腐蚀涂层中抗老化剂为N-苯基-N-环己烷对苯胺。
耐腐蚀涂层中硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
本实施例中的耐腐蚀铝合金门窗的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)铝合金门窗基体的制备
(a1)将铝粉、硅粉、锌粉、铜粉、镁粉和锡粉球磨混合均匀后，压制成型，得生坯；
(a2)在通入氮气的条件下，将生坯在490摄氏度下，预加热90分钟，升温至520摄氏度下，热压成型，即得所述铝合金门窗基体；
(2)耐腐蚀涂层的制备
(b1)将环氧树脂和氟碳树脂加入反应釜中，以600转/分钟的速度，搅拌混合60分钟；
(b2)向步骤(b1)的混合物中加入纳米氧化锌、纳米氮化硅、炭黑、纳米铝矾土、竹炭粉、抗老化剂和硅烷偶联剂，以720转/分钟的速度，搅拌混合90分钟，即得耐腐蚀涂层；
(3)耐腐蚀铝合金门窗的制备
将步骤(2)制得的耐腐蚀涂层均匀涂刷与步骤(1)制得的铝合金门窗基体上，加热烘干后，冷却至室温，即得所述耐腐蚀铝合金门窗。
步骤(a1)中的压制成型的压力为220MPa，压制时间6分钟；
步骤(a2)的升温至520摄氏度具体为以8摄氏度/分钟的速率升温。
步骤(b1)中的搅拌混合温度为76摄氏度。
步骤(3)中的烘干为在70摄氏度的真空干燥室中，烘干15分钟。
步骤(3)中的耐腐蚀涂层的涂抹厚度为0.5毫米。
实施例3
一种耐腐蚀铝合金门窗，包括铝合金门窗基体以及设置于铝合金门窗基体表面的耐腐蚀涂层；
铝合金门窗基体包括以下重量份计的原料：铝粉98份、硅粉2份、锌粉4份、铜粉3份、镁粉2份和锡粉1.2份；
耐腐蚀涂层包括以下重量份计的原料：环氧树脂31份、氟碳树脂14份、纳米氧化锌6份、纳米氮化硅4份、炭黑2份、纳米铝矾土8份、竹炭粉8份、抗老化剂1.6份和硅烷偶联剂1.2份。
耐腐蚀涂层中抗老化剂为苯基-β-萘胺。
耐腐蚀涂层中硅烷偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
本实施例中的耐腐蚀铝合金门窗的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)铝合金门窗基体的制备
(a1)将铝粉、硅粉、锌粉、铜粉、镁粉和锡粉球磨混合均匀后，压制成型，得生坯；
(a2)在通入氮气的条件下，将生坯在420摄氏度下，预加热80分钟，升温至510摄氏度下，热压成型，即得所述铝合金门窗基体；
(2)耐腐蚀涂层的制备
(b1)将环氧树脂和氟碳树脂加入反应釜中，以550转/分钟的速度，搅拌混合58分钟；
(b2)向步骤(b1)的混合物中加入纳米氧化锌、纳米氮化硅、炭黑、纳米铝矾土、竹炭粉、抗老化剂和硅烷偶联剂，以680转/分钟的速度，搅拌混合87分钟，即得耐腐蚀涂层；
(3)耐腐蚀铝合金门窗的制备
将步骤(2)制得的耐腐蚀涂层均匀涂刷与步骤(1)制得的铝合金门窗基体上，加热烘干后，冷却至室温，即得所述耐腐蚀铝合金门窗。
步骤(a1)中的压制成型的压力为190MPa，压制时间5分钟；
步骤(a2)的升温至510摄氏度具体为以7摄氏度/分钟的速率升温。
步骤(b1)中的搅拌混合温度为75摄氏度。
步骤(3)中的烘干为在68摄氏度的真空干燥室中，烘干13分钟。
步骤(3)中的耐腐蚀涂层的涂抹厚度为0.4毫米。
实施例4
一种耐腐蚀铝合金门窗，包括铝合金门窗基体以及设置于铝合金门窗基体表面的耐腐蚀涂层；
铝合金门窗基体包括以下重量份计的原料：铝粉98份、硅粉2份、锌粉3.6份、铜粉3份、镁粉1.8份和锡粉1.2份；
耐腐蚀涂层包括以下重量份计的原料：环氧树脂30份、氟碳树脂15份、纳米氧化锌5份、纳米氮化硅3.6份、炭黑2份、纳米铝矾土7份、竹炭粉6份、抗老化剂1.6份和硅烷偶联剂1.1份。
耐腐蚀涂层中抗老化剂为N,N-二-(β-萘基)对苯二胺。
耐腐蚀涂层中硅烷偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
本实施例中的耐腐蚀铝合金门窗的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)铝合金门窗基体的制备
(a1)将铝粉、硅粉、锌粉、铜粉、镁粉和锡粉球磨混合均匀后，压制成型，得生坯；
(a2)在通入氮气的条件下，将生坯在460摄氏度下，预加热82分钟，升温至516摄氏度下，热压成型，即得所述铝合金门窗基体；
(2)耐腐蚀涂层的制备
(b1)将环氧树脂和氟碳树脂加入反应釜中，以570转/分钟的速度，搅拌混合57分钟；
(b2)向步骤(b1)的混合物中加入纳米氧化锌、纳米氮化硅、炭黑、纳米铝矾土、竹炭粉、抗老化剂和硅烷偶联剂，以690转/分钟的速度，搅拌混合88分钟，即得耐腐蚀涂层；
(3)耐腐蚀铝合金门窗的制备
将步骤(2)制得的耐腐蚀涂层均匀涂刷与步骤(1)制得的铝合金门窗基体上，加热烘干后，冷却至室温，即得所述耐腐蚀铝合金门窗。
步骤(a1)中的压制成型的压力为210MPa，压制时间5分钟；
步骤(a2)的升温至510摄氏度具体为以7摄氏度/分钟的速率升温。
步骤(b1)中的搅拌混合温度为75摄氏度。
步骤(3)中的烘干为在67摄氏度的真空干燥室中，烘干13分钟。
步骤(3)中的耐腐蚀涂层的涂抹厚度为0.4毫米。
对比例1：除未涂刷耐腐蚀涂层外，其余制备方法和原料与实施例1相同；
对比例2：选用普通铝合金替代本发明铝合金门窗基体，其余制备方法和原料与实施例1相同；
将实施例1-4制得的耐腐蚀铝合金门窗和对比例1-2制得的耐腐蚀铝合金门窗进行性能测试，结果如下表1：
实验组 中性盐雾测试(耐腐蚀性) 最大侵蚀深度(微米)
实施例1 216小时 92
实施例2 221小时 86
实施例3 217小时 89
实施例4 225小时 82
对比例1 152小时 135
对比例2 179小时 152
综上所述，本发明具有以下优点：
(1)本发明通过门窗通过铝合金门窗基体和表面耐腐蚀涂层的配合，具有良好的耐腐蚀性、耐腐蚀性和耐久性，制备方法简单，可控性强，可工业化生产。
(2)本发明铝合金门窗基体通过硅粉、锌粉、铜粉、镁粉和锡粉的配合制备而成，具有良好的耐腐蚀性，比强度和比刚度高，加工性能好，易成产加工；
(3)本发明涂覆于铝合金门窗基体表面的耐腐蚀层粘结强度高，具有良好的耐腐蚀性和耐温耐候性，通过纳米氧化锌、纳米氮化硅、炭黑1份、纳米铝矾土和竹炭粉的配合作用，涂层具有良好的致密性，韧性强，抗裂性能优异，抗机械冲击性强，耐磨性高。
(4)本发明通过研磨后，通过金属粉研磨混合后压制而成，具有良好的强度和刚度，成品表面孔隙率低，品性良好，制备方法简单。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐腐蚀铝合金门窗，包括铝合金门窗基体以及覆盖于铝合金门窗基体表面的耐腐蚀涂层，其特征在于，所述铝合金门窗基体包括以下重量份计的原料：铝粉95-100份、硅粉1-3份、锌粉2-5份、铜粉2-5份、镁粉1-3份和锡粉0.5-1.5份；
所述耐腐蚀涂层包括以下重量份计的原料：环氧树脂28-32份、氟碳树脂12-17份、纳米氧化锌3-7份、纳米氮化硅2-5份、炭黑1-3份、纳米铝矾土4-9份、竹炭粉4-9份、抗老化剂1.2-1.8份和硅烷偶联剂0.6-1.4份。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀铝合金门窗，其特征在于，所述铝合金门窗基体包括以下重量份计的原料：铝粉98份、硅粉2份、锌粉3.6份、铜粉3份、镁粉1.8份和锡粉1.2份；
所述耐腐蚀涂层包括以下重量份计的原料：环氧树脂30份、氟碳树脂15份、纳米氧化锌5份、纳米氮化硅3.6份、炭黑2份、纳米铝矾土7份、竹炭粉6份、抗老化剂1.6份和硅烷偶联剂1.1份。
3.根据权利要求1所述的耐腐蚀铝合金门窗，其特征在于，所述耐腐蚀涂层中抗老化剂为N,N-二苯基对苯胺、N-苯基-N-环己烷对苯胺、苯基-β-萘胺和N,N-二-(β-萘基)对苯二胺中的一种或几种结合。
4.根据权利要求1所述的耐腐蚀铝合金门窗，其特征在于，所述耐腐蚀涂层中硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种结合。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的耐腐蚀铝合金门窗的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)铝合金门窗基体的制备
(a1)将铝粉、硅粉、锌粉、铜粉、镁粉和锡粉球磨混合均匀后，压制成型，得生坯；
(a2)在通入氮气的条件下，将生坯在380-490摄氏度下，预加热70-90分钟，升温至500-520摄氏度下，热压成型，即得所述铝合金门窗基体；
(2)耐腐蚀涂层的制备
(b1)将环氧树脂和氟碳树脂加入反应釜中，以500-600转/分钟的速度，搅拌混合50-60分钟；
(b2)向步骤(b1)的混合物中加入纳米氧化锌、纳米氮化硅、炭黑、纳米铝矾土、竹炭粉、抗老化剂和硅烷偶联剂，以650-720转/分钟的速度，搅拌混合80-90分钟，即得耐腐蚀涂层；
(3)耐腐蚀铝合金门窗的制备
将步骤(2)制得的耐腐蚀涂层均匀涂刷与步骤(1)制得的铝合金门窗基体上，加热烘干后，冷却至室温，即得所述耐腐蚀铝合金门窗。
6.根据权利要求5所述的耐腐蚀铝合金门窗的制备方法，其特征在于，所述步骤(a1)中的压制成型的压力为180-220MPa，压制时间3-6分钟。
7.根据权利要求5所述的耐腐蚀铝合金门窗的制备方法，其特征在于，所述步骤(a2)的升温至500-520摄氏度具体为以6-8摄氏度/分钟的速率升温。
8.根据权利要求5所述的耐腐蚀铝合金门窗的制备方法，其特征在于，所述步骤(b1)中的搅拌混合温度为72-76摄氏度。
9.根据权利要求5所述的耐腐蚀铝合金门窗的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的烘干为在60-70摄氏度的真空干燥室中，烘干10-15分钟。
10.根据权利要求5所述的耐腐蚀铝合金门窗的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的耐腐蚀涂层的涂抹厚度为0.1-0.5毫米。
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