CN109267077A - 一种提高铝基材料耐腐蚀性能的处理工艺 - Google Patents

一种提高铝基材料耐腐蚀性能的处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高铝基材料耐腐蚀性能的处理工艺，涉及铝合金技术领域，包括以下步骤：（1）将铝基材料浸泡到清洗液中进行清洗浸泡；（2）将铝基材料浸泡到硫酸复合溶液中，进行阳极氧化处理；（3）将铝基材料放入N‑羟基琥珀酰亚胺和聚乙烯亚胺水溶液中浸泡，然后取出，采用离子束组成的强流脉冲离子束对处理后的铝基材料进行表面辐照处理，然后再在N,N‑二环己基碳酰亚胺和十四烷酸的乙醇溶液中浸泡；经过本发明工艺处理后，能够在铝基材料表面形成超疏水表面，呈现微米‑纳米双尺寸的表面形貌，从而使得铝基材料表面具有非常好的疏水效果。

Description

一种提高铝基材料耐腐蚀性能的处理工艺
技术领域
本发明属于铝合金技术领域，具体涉及一种提高铝基材料耐腐蚀性能的处理工艺。
背景技术
铝及其合金比重轻、比强高，价格适当，规格品种齐全，因而在海洋工程结构中得到了广泛应用，如船舶的上层建筑，快艇或游艇的艇体，鱼雷壳体、鱼雷水缸等。但这些构件经常会受到海水的腐蚀作用。金属材料在海洋环境的作用下发生性能下降、 状态改变、 直至损坏变质的现象称为海水环境下金属腐蚀。铝是一种非常容易生成氧化膜的金属，在空气中就会生成致密而牢固的保护膜， 但该膜不耐氯离子的破坏。 在海水中， 由于氯离子等还原性离子的存在，造成铝及其合金在海水中的钝态是不稳定的，很容易发生腐蚀。目前对铝及其合金的防腐蚀研究多是使用缓蚀剂和涂层。 这些措施多存在对环境有毒污染、工艺过程复杂等缺点。如何寻找一种行之有效、经济简便的方法来减缓金属材料在海水中的腐蚀就成为一个急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种提高铝基材料耐腐蚀性能的处理工艺。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种提高铝基材料耐腐蚀性能的处理工艺，包括以下步骤：
（1）将铝基材料浸泡到清洗液中进行清洗浸泡，然后取出，采用清水清洗至中性，烘干至恒重；所述清洗液按重量份计由以下成分制成：十二烷基苯磺酸钠8-10、海藻酸钠3-5、氢氧化钠5-7、乙醇15-18、尿素1.2-1.4、去离子水70-75；
（2）将上述处理后的铝基材料浸泡到硫酸复合溶液中，进行阳极氧化处理，氧化时间为18min；
（3）将上述处理后的铝基材料放入N-羟基琥珀酰亚胺和聚乙烯亚胺水溶液中浸泡35-40 min，然后取出，采用清水清洗至中性，干燥至恒重，然后采用离子束组成的强流脉冲离子束对处理后的铝基材料进行表面辐照处理，然后再在N,N-二环己基碳酰亚胺和十四烷酸的乙醇溶液中浸泡7-8小时，采用清水清洗至中性，干燥至恒重。
进一步的，所述清洗液清洗浸泡时间为30min浸泡温度为68℃。
进一步的，所述硫酸复合溶液由以下成分制成：硫酸含量为210g/L、磷酸钠18g/L、钼酸钾5g/L、纳米膨润土3.5g/L，其余为水。
进一步的，所述阳极氧化处理电流密度为1.2A/dm²，处理温度为45℃。
进一步的，所述N-羟基琥珀酰亚胺和聚乙烯亚胺水溶液中N-羟基琥珀酰亚胺质量分数为3.5%，聚乙烯亚胺质量百分数为22.8%。
进一步的，所述离子束离子能量为220keV、束流密度为145A/cm²、脉冲宽度为50ns。
进一步的，所述辐照处理时间为18s，处理温度为40℃。
进一步的，所述N,N-二环己基碳酰亚胺和十四烷酸的乙醇溶液中N,N-二环己基碳酰亚胺质量分数为8.5%，十四烷酸质量分数为7.2-7.5%。
有益效果：经过本发明工艺处理后，能够在铝基材料表面形成超疏水表面，呈现微米-纳米双尺寸的表面形貌，从而使得铝基材料表面具有非常好的疏水效果，本发明通过对铝基材料进行清洗，去除铝基材料表面的污渍，便于后续工艺处理形成更加紧密的疏水膜层，通过对铝基材料表面进行阳极氧化处理，能够使得铝基材料表面形成一定程度的突起和凹陷面貌，突起之间相互联结，形成类似网状的结构，且分布比较均匀，这种结构有利于超疏水表面的形成，然后经过N-羟基琥珀酰亚胺和聚乙烯亚胺水溶液、离子术辐照、十四烷酸溶液的综合处理，形成稳固的疏水膜层，从而提高铝基材料表面疏水性能，同时形成的疏水膜层还能够阻隔空气与液体的进入，从而达到良好的的耐腐蚀性能。
具体实施方式
实施例1
一种提高铝基材料耐腐蚀性能的处理工艺，包括以下步骤：
（1）将铝基材料浸泡到清洗液中进行清洗浸泡，然后取出，采用清水清洗至中性，烘干至恒重；所述清洗液按重量份计由以下成分制成：十二烷基苯磺酸钠8、海藻酸钠3、氢氧化钠5、乙醇15、尿素1.2、去离子水70；
（2）将上述处理后的铝基材料浸泡到硫酸复合溶液中，进行阳极氧化处理，氧化时间为18min；
（3）将上述处理后的铝基材料放入N-羟基琥珀酰亚胺和聚乙烯亚胺水溶液中浸泡35min，然后取出，采用清水清洗至中性，干燥至恒重，然后采用离子束组成的强流脉冲离子束对处理后的铝基材料进行表面辐照处理，然后再在N,N-二环己基碳酰亚胺和十四烷酸的乙醇溶液中浸泡7小时，采用清水清洗至中性，干燥至恒重。
进一步的，所述清洗液清洗浸泡时间为30min浸泡温度为68℃。
进一步的，所述硫酸复合溶液由以下成分制成：硫酸含量为210g/L、磷酸钠18g/L、钼酸钾5g/L、纳米膨润土3.5g/L，其余为水。
进一步的，所述阳极氧化处理电流密度为1.2A/dm²，处理温度为45℃。
进一步的，所述N-羟基琥珀酰亚胺和聚乙烯亚胺水溶液中N-羟基琥珀酰亚胺质量分数为3.5%，聚乙烯亚胺质量百分数为22.8%。
进一步的，所述离子束离子能量为220keV、束流密度为145A/cm²、脉冲宽度为50ns。
进一步的，所述辐照处理时间为18s，处理温度为40℃。
进一步的，所述N,N-二环己基碳酰亚胺和十四烷酸的乙醇溶液中N,N-二环己基碳酰亚胺质量分数为8.5%，十四烷酸质量分数为7.2%。
实施例2
一种提高铝基材料耐腐蚀性能的处理工艺，包括以下步骤：
（1）将铝基材料浸泡到清洗液中进行清洗浸泡，然后取出，采用清水清洗至中性，烘干至恒重；所述清洗液按重量份计由以下成分制成：十二烷基苯磺酸钠10、海藻酸钠5、氢氧化钠7、乙醇18、尿素1.4、去离子水75；
（2）将上述处理后的铝基材料浸泡到硫酸复合溶液中，进行阳极氧化处理，氧化时间为18min；
（3）将上述处理后的铝基材料放入N-羟基琥珀酰亚胺和聚乙烯亚胺水溶液中浸泡40min，然后取出，采用清水清洗至中性，干燥至恒重，然后采用离子束组成的强流脉冲离子束对处理后的铝基材料进行表面辐照处理，然后再在N,N-二环己基碳酰亚胺和十四烷酸的乙醇溶液中浸泡8小时，采用清水清洗至中性，干燥至恒重。
进一步的，所述清洗液清洗浸泡时间为30min浸泡温度为68℃。
进一步的，所述硫酸复合溶液由以下成分制成：硫酸含量为210g/L、磷酸钠18g/L、钼酸钾5g/L、纳米膨润土3.5g/L，其余为水。
进一步的，所述阳极氧化处理电流密度为1.2A/dm²，处理温度为45℃。
进一步的，所述N-羟基琥珀酰亚胺和聚乙烯亚胺水溶液中N-羟基琥珀酰亚胺质量分数为3.5%，聚乙烯亚胺质量百分数为22.8%。
进一步的，所述离子束离子能量为220keV、束流密度为145A/cm²、脉冲宽度为50ns。
进一步的，所述辐照处理时间为18s，处理温度为40℃。
进一步的，所述N,N-二环己基碳酰亚胺和十四烷酸的乙醇溶液中N,N-二环己基碳酰亚胺质量分数为8.5%，十四烷酸质量分数为7.5%。
实施例3
一种提高铝基材料耐腐蚀性能的处理工艺，包括以下步骤：
（1）将铝基材料浸泡到清洗液中进行清洗浸泡，然后取出，采用清水清洗至中性，烘干至恒重；所述清洗液按重量份计由以下成分制成：十二烷基苯磺酸钠9、海藻酸钠4、氢氧化钠6、乙醇16、尿素1.3、去离子水72；
（2）将上述处理后的铝基材料浸泡到硫酸复合溶液中，进行阳极氧化处理，氧化时间为18min；
（3）将上述处理后的铝基材料放入N-羟基琥珀酰亚胺和聚乙烯亚胺水溶液中浸泡35-40 min，然后取出，采用清水清洗至中性，干燥至恒重，然后采用离子束组成的强流脉冲离子束对处理后的铝基材料进行表面辐照处理，然后再在N,N-二环己基碳酰亚胺和十四烷酸的乙醇溶液中浸泡7.5小时，采用清水清洗至中性，干燥至恒重。
进一步的，所述清洗液清洗浸泡时间为30min浸泡温度为68℃。
进一步的，所述硫酸复合溶液由以下成分制成：硫酸含量为210g/L、磷酸钠18g/L、钼酸钾5g/L、纳米膨润土3.5g/L，其余为水。
进一步的，所述阳极氧化处理电流密度为1.2A/dm²，处理温度为45℃。
进一步的，所述N-羟基琥珀酰亚胺和聚乙烯亚胺水溶液中N-羟基琥珀酰亚胺质量分数为3.5%，聚乙烯亚胺质量百分数为22.8%。
进一步的，所述离子束离子能量为220keV、束流密度为145A/cm²、脉冲宽度为50ns。
进一步的，所述辐照处理时间为18s，处理温度为40℃。
进一步的，所述N,N-二环己基碳酰亚胺和十四烷酸的乙醇溶液中N,N-二环己基碳酰亚胺质量分数为8.5%，十四烷酸质量分数为7.3%。
对比例1：与实施例1区别仅在于不经过步骤（2）处理。
对比例2：与实施例1区别仅在于步骤（3）中不经过离子束辐照处理。
对比例3：与实施例1区别仅在于不添加纳米膨润土。
试验
以A356铝合金为试样材料，规格为15mm×15mm×2mm，分别采用实施例与对比例工艺进行处理，检测处理后的试样表面接触角，结果如表1所示；
表1
由表1可以看出，本发明工艺处理后的铝合金表面接触角显著提高，疏水性能得到极大的提高。
将以A356铝合金为试样材料，规格为15mm×15mm×2mm，称重，分别采用实施例与对比例工艺进行处理，然后分别放入等量的相同成分的海水中，并向各组海水中均添加其质量5%的盐酸，浸泡20h，然后取出各组试样，称重，计算重量损失率：
表2
由表2可以看出，本发明处理后的铝合金材料耐腐性能得到显著的提高。

Claims (8)

1.一种提高铝基材料耐腐蚀性能的处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将铝基材料浸泡到清洗液中进行清洗浸泡，然后取出，采用清水清洗至中性，烘干至恒重；所述清洗液按重量份计由以下成分制成：十二烷基苯磺酸钠8-10、海藻酸钠3-5、氢氧化钠5-7、乙醇15-18、尿素1.2-1.4、去离子水70-75；
（2）将上述处理后的铝基材料浸泡到硫酸复合溶液中，进行阳极氧化处理，氧化时间为18min；
（3）将上述处理后的铝基材料放入N-羟基琥珀酰亚胺和聚乙烯亚胺水溶液中浸泡35-40 min，然后取出，采用清水清洗至中性，干燥至恒重，然后采用离子束组成的强流脉冲离子束对处理后的铝基材料进行表面辐照处理，然后再在N,N-二环己基碳酰亚胺和十四烷酸的乙醇溶液中浸泡7-8小时，采用清水清洗至中性，干燥至恒重。
2.如权利要求1所述的一种提高铝基材料耐腐蚀性能的处理工艺，其特征在于，所述清洗液清洗浸泡时间为30min浸泡温度为68℃。
3.如权利要求1所述的一种提高铝基材料耐腐蚀性能的处理工艺，其特征在于，所述硫酸复合溶液由以下成分制成：硫酸含量为210g/L、磷酸钠18g/L、钼酸钾5g/L、纳米膨润土3.5g/L，其余为水。
4.如权利要求1所述的一种提高铝基材料耐腐蚀性能的处理工艺，其特征在于，所述阳极氧化处理电流密度为1.2A/dm²，处理温度为45℃。
5.如权利要求1所述的一种提高铝基材料耐腐蚀性能的处理工艺，其特征在于，所述N-羟基琥珀酰亚胺和聚乙烯亚胺水溶液中N-羟基琥珀酰亚胺质量分数为3.5%，聚乙烯亚胺质量百分数为22.8%。
6.如权利要求1所述的一种提高铝基材料耐腐蚀性能的处理工艺，其特征在于，所述离子束离子能量为220keV、束流密度为145A/cm²、脉冲宽度为50ns。
7.如权利要求1所述的一种提高铝基材料耐腐蚀性能的处理工艺，其特征在于，所述辐照处理时间为18s，处理温度为40℃。
8.如权利要求1所述的一种提高铝基材料耐腐蚀性能的处理工艺，其特征在于，所述N,N-二环己基碳酰亚胺和十四烷酸的乙醇溶液中N,N-二环己基碳酰亚胺质量分数为8.5%，十四烷酸质量分数为7.2-7.5%。
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