CN108906529A - 一种提高耐腐蚀性的飞机铝合金材料表面处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种提高耐腐蚀性的飞机铝合金材料表面处理方法，方法为：将飞机铝合金材料脱脂、清洗、干燥后，涂覆表面处理剂，烘干固化，即可。表面处理剂由以下重量百分比的原料制成：硅烷偶联剂3‑10％、乙醇8‑18％、聚乙烯醇3‑4％、石墨烯0.5‑1％、钛酸酯偶联剂1‑2％、苯基膦酸0.05‑0.5％、镍盐0.05‑0.4％、余量为去离子水。与现有技术相比，本发明控制原料的选择、用量比及制备过程中的加入顺序，使制备的凝胶膜高度交联，致密性好，能够填平铝合金表面缺陷，进而提高铝合金层的耐腐蚀性能。

Description

一种提高耐腐蚀性的飞机铝合金材料表面处理方法
技术领域
本发明属于航空材料处理领域，具体涉及一种提高耐腐蚀性的飞机铝合金材料表面处理方法。
背景技术
铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。
铝合金2000系列主要用于航空领域，航空用的铝合金和普通铝合金相比，对强度、硬度、韧性、抗疲劳性、塑性、抗腐蚀性、对涂料的粘结性等有较高的要求。
目前新兴的溶胶凝胶技术用于铝合金防腐收到越来越多的关注。溶胶凝胶膜的致密性对铝合金的腐蚀保护起着至关重要的作用。提高膜层的致密性成为研究热点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高耐腐蚀性的飞机铝合金材料表面处理方法，利用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、石墨烯和聚乙烯醇配合使用，提高膜层的交联度，使膜层致密性更好，进而提高耐腐蚀性能。
本发明具体技术方案如下：
一种提高耐腐蚀性的飞机铝合金材料表面处理方法，包括以下步骤：
将飞机铝合金材料脱脂、清洗、干燥后，涂覆表面处理剂，烘干固化，即可。
所述烘干固化是指在60-110℃条件下烘30-60min。
进一步的，烘干固化后，凝胶层厚度为2-4μm。
所述表面处理剂由以下重量百分比的原料制成：
余量为去离子水。
所述硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷或3-氨基丙基三甲氧基硅烷任意一种。
所述镍盐选自硝酸镍、硫酸镍、氯化镍中任意一种。
所述钛酸酯偶联剂选自钛酸酯偶联剂TC-114或钛酸酯偶联剂TC-NC。
所述表面处理剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将配方量的硅烷偶联剂、乙醇和去离子搅拌混合；
2)再加入配方量的聚乙烯醇、石墨烯和钛酸酯偶联剂，搅拌混合；
3)最后加入苯基膦酸和镍盐，搅拌混合，即得表面处理剂。
步骤1)中所述搅拌混合为：在15-25℃条件下搅拌混合120-200min。
步骤2)中所述搅拌混合为：在15-25℃条件下搅拌混合30-60min。
步骤3)中所述搅拌混合为：在15-25℃条件下搅拌混合40-90min。
本发明中，先将硅烷偶联剂加入到无水乙醇和去离子水中，控制水解速度，防止硅烷偶联剂过度水解，硅醇之间缩合，防止凝胶团聚，有利于在铝合金表面Al-O-Si化学键形成,在铝合金表面形成致密高度交联的凝胶膜层。而且，加入的钛酸丁酯不仅仅促进溶胶-凝胶体系的形成，促进成膜，而且，聚乙烯醇、石墨烯和钛酸酯偶联剂的加入，有利于在石墨烯在凝胶-溶胶体系中分散均匀，在铝合金表面成膜，填平铝合金表面缺陷，提高铝合金的防腐性。溶胶-凝胶交联镍盐，使凝胶层更致密，提高防腐性能。加入的苯基膦酸起到缓蚀剂的作用。
与现有技术相比，本发明控制原料的选择、用量比及制备过程中的加入顺序，使制备的凝胶膜高度交联，致密性好，能够填平铝合金表面缺陷，进而提高铝合金层的耐腐蚀性能。
具体实施方式
实施例1
一种提高耐腐蚀性的飞机铝合金材料表面处理方法，包括以下步骤：
A、制备表面处理剂：
表面处理剂由以下重量百分比的原料制成：
余量为去离子水。
1)将配方量的乙烯基三甲氧基硅烷、乙醇和去离子在20℃条件下搅拌混合200min；
2)再加入配方量的聚乙烯醇、石墨烯和钛酸酯偶联剂，在15℃条件下搅拌混合60min；
3)最后加入苯基膦酸和硝酸镍，在15℃条件下搅拌混合80min，即得表面处理剂。
B、将飞机铝合金材料脱脂、清洗、干燥后，涂覆表面处理剂，烘干固化，即可。
实施例2
一种提高耐腐蚀性的飞机铝合金材料表面处理方法，包括以下步骤：
A、制备表面处理剂：
表面处理剂由以下重量百分比的原料制成：
3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷8％
余量为去离子水。
1)将配方量的乙烯基三甲氧基硅烷、乙醇和去离子在15℃条件下搅拌混合180min；
2)再加入配方量的聚乙烯醇、石墨烯和钛酸酯偶联剂，在15℃条件下搅拌混合50min；
3)最后加入苯基膦酸和硝酸镍，在15℃条件下搅拌混合90min，即得表面处理剂。
B、将飞机铝合金材料脱脂、清洗、干燥后，涂覆表面处理剂，烘干固化，即可。
对比例1
未做任何处理的铝合金。
实施例1-2及对比例1使用的型号2024飞机铝合金。根据标准ASTM B117条例对实施例1-2处理后的和对比例1的2024飞机用铝合金进行中性盐雾试验，实施例1盐雾试验732h后开始出现斑点，实施例2盐雾试验进行692h后开始出现斑点，对比例1盐雾试验开始36h后开始出现斑点。

Claims (10)

1.一种提高耐腐蚀性的飞机铝合金材料表面处理方法，其特征在于，所述提高耐腐蚀性的飞机铝合金材料表面处理方法包括以下步骤：
将飞机铝合金材料脱脂、清洗、干燥后，涂覆表面处理剂，烘干固化，即可。
2.根据权利要求1所述的提高耐腐蚀性的飞机铝合金材料表面处理方法，其特征在于，所述烘干固化是指在60-110℃条件下烘30-60min。
3.根据权利要求1所述的提高耐腐蚀性的飞机铝合金材料表面处理方法，其特征在于，烘干固化后，凝胶层厚度为2-4μm。
4.根据权利要求1所述的提高耐腐蚀性的飞机铝合金材料表面处理方法，其特征在于，所述表面处理剂由以下重量百分比的原料制成：
5.根据权利要求4所述的提高耐腐蚀性的飞机铝合金材料表面处理方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷或3-氨基丙基三甲氧基硅烷任意一种。
6.根据权利要求4所述的提高耐腐蚀性的飞机铝合金材料表面处理方法，其特征在于，所述镍盐选自硝酸镍、硫酸镍、氯化镍中任意一种。
7.根据权利要求4所述的提高耐腐蚀性的飞机铝合金材料表面处理方法，其特征在于，所述钛酸酯偶联剂选自钛酸酯偶联剂TC-114或钛酸酯偶联剂TC-NC。
8.根据权利要求4所述的提高耐腐蚀性的飞机铝合金材料表面处理方法，其特征在于，所述表面处理剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将配方量的硅烷偶联剂、乙醇和去离子搅拌混合；
2)再加入配方量的聚乙烯醇、石墨烯和钛酸酯偶联剂，搅拌混合；
3)最后加入苯基膦酸和镍盐，搅拌混合，即得表面处理剂。
9.根据权利要求4所述的提高耐腐蚀性的飞机铝合金材料表面处理方法，其特征在于，步骤1)中所述搅拌混合为：在15-25℃条件下搅拌混合120-200min。
10.根据权利要求4所述的提高耐腐蚀性的飞机铝合金材料表面处理方法，其特征在于，步骤2)中所述搅拌混合为：在15-25℃条件下搅拌混合30-60min。
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