CN114058230A - 基于连续表面处理的防腐性能好的铝材及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉铝材技术领域，具体地说，涉及基于连续表面处理的防腐性能好的铝材及制备方法。其包括铝合金、碱性处理剂和防腐浸泡剂；铝合金至少包括以下原料组成：纯铝、铜锭、镁锭和锌锭；防腐浸泡剂选自丙烯酸树脂、有机硅树脂、三聚氰胺树脂、二氧化硅、碳纤维、氧化铜、异丙醇和有机溶剂，其余为去离子水；该基于连续表面处理的防腐性能好的铝材及制备方法中，将铝合金通过防腐浸泡液浸泡，可在铝合金表面形成一层薄且具有超强附着性、耐热性、耐候性和耐蚀性的膜层，进一步提高了铝合金的各项属性。

Description

基于连续表面处理的防腐性能好的铝材及制备方法
技术领域
本发明涉铝材技术领域，具体地说，涉及基于连续表面处理的防腐性能好的铝材及制备方法。
背景技术
随着世界环保标准越来越严格，汽车轻量化成为未来的发展趋势，降低汽车重量，是交通领域实现节能减排的必然选择。铝合金不仅强度高，宜加工，还具有重量轻(约钢重量的1/3)等优点，所以“以铝代钢”已经是经济发展的趋势。无论是轨道车辆还是汽车，推广铝制车身可以做到车辆轻量化，将有利于交通运输行业实现节能减排和经济效益的双赢。
铝材本身的耐腐蚀性较强，但由于铝合金生产中会加入大量具有氧化性的金属元素，导致铝合金的耐腐蚀性偏差，因此需要基于连续表面处理的防腐性能好的铝材及制备方法来改善现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供基于连续表面处理的防腐性能好的铝材及制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，一方面，本发明提供基于连续表面处理的防腐性能好的铝材，包括铝合金、碱性处理剂和防腐浸泡剂；所述铝合金至少包括以下原料组成：纯铝、铜锭、镁锭和锌锭；
所述防腐浸泡剂选自丙烯酸树脂、有机硅树脂、三聚氰胺树脂、二氧化硅、碳纤维、氧化铜、异丙醇和有机溶剂，其余为去离子水。
作为本技术方案的进一步改进，所述防腐浸泡液的各材料用量百分比为：丙烯酸树脂5-20％、有机硅树脂10-20％、三聚氰胺树脂5-10％、二氧化硅1-5％、碳纤维1-5％、氧化铜1-5％、异丙醇1-3％和有机溶剂20-30％，加入的有机硅树脂与二氧化硅、碳纤维、氧化铜和有机溶剂之间组合，可制得具有优良附着力、耐热性和耐候性的涂料；同时由丙烯酸树脂、三聚氰胺树脂和异丙醇之间生成水溶性树脂涂料组合，该组合可在铝合金表面形成一层薄且均匀的漆膜，改膜具有较高的耐蚀性和耐候性，通过将两种涂料混合制得的防腐浸泡液，可在铝合金表面形成一层薄且具有超强附着性、耐热性、耐候性和耐蚀性的膜层，进一步提高了铝合金的各项属性。
作为本技术方案的进一步改进，所述防腐浸泡液的制备方法为：
S1.1、将有机硅树脂加热70-120℃熔融，并加入有机溶剂中混合0.5-1h，制得溶液A；
S1.2、将二氧化硅、碳纤维和氧化铜依次加入至溶液A中，温度为65-90℃下，搅拌1-2h；
S1.3、将丙烯酸树脂和三聚氰胺树脂和加热70-120℃熔融，然后同异丙醇加入至去离子水中，混合制得溶液B；
S1.4、将溶液A与溶液比混合，温度为70-90℃，搅拌速率30-45r/min，搅拌0.5-1h后，即可制得防腐浸泡液。
作为本技术方案的进一步改进，所述碱性处理剂至少包括氢氧化钠、氧化锌和光亮剂，该光亮剂型号为BZN-99，其余为去离子水，加入的碱性处理剂，以电镀处理表面的方式，可使铝合金的耐蚀性能增强，且外观光亮细致。
作为本技术方案的进一步改进，所述碱性处理剂的制备方法为：
S2.1、在混合槽中加入去离子水，并加入100-120g/L的氢氧化钠，搅拌溶解；
S2.2、然后将5-9g/L的氧化锌加水预调，再加入至氢氧化钠液中，搅拌溶解；
S2.3、最后计入5-9ml/L的光亮剂，小电流处理2-6h后即可。
另一方面，本发明提供了一种用于如权利要求1-5中任意一项所述基于连续表面处理的防腐性能好的铝材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S3.1、将纯铝、铜锭、镁锭和锌锭加入熔炉中熔融，然后进行混合，制得合金液，将合金液加入至铸造设备中，铸造制得铝合金；
S3.2、将制备的铝合金浸泡在碱性处理剂中，然后通过电镀法，对铝合金表面进行第一步的表面处理；
S3.3、将电镀处理后的铝合金加入至防腐浸泡液中，放置10-12h，将浸泡后的铝合金加入至烘干机中，加热烘干即可制得防腐性能好的铝合金。
优选的，所述S3.2中，电镀温度为20-30℃，阴极电流密度为1-5A/dm2。
优选的，所述S3.3中，烘干机的温度为120-150℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、该基于连续表面处理的防腐性能好的铝材及制备方法中，将铝合金通过防腐浸泡液浸泡，可在铝合金表面形成一层薄且具有超强附着性、耐热性、耐候性和耐蚀性的膜层，进一步提高了铝合金的各项属性。
2、该基于连续表面处理的防腐性能好的铝材及制备方法中，加入的碱性处理剂，以电镀处理表面的方式，可使铝合金的耐蚀性能增强，且外观光亮细致。
附图说明
图1为本发明的整体流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1基于连续表面处理的防腐性能好的铝材及制备方法，包括：
一、防腐浸泡液制备
1、将有机硅树脂10％加热70-120℃熔融，并加入有机溶剂20％中混合0.5-1h，制得溶液A；
2、将二氧化硅1％、碳纤维1％和氧化铜1％依次加入至溶液A中，温度为65-90℃下，搅拌1-2h；
3、将丙烯酸树脂20％和三聚氰胺树脂20％和加热70-120℃熔融，然后同异丙醇3％加入至去离子水中，混合制得溶液B；
4、将溶液A与溶液比混合，温度为70-90℃，搅拌速率30-45r/min，搅拌0.5-1h后，即可制得防腐浸泡液。
二、碱性处理剂制备
1、在混合槽中加入去离子水，并加入100g/L的氢氧化钠，搅拌溶解；
2、然后将5g/L的氧化锌加水预调，再加入至氢氧化钠液中，搅拌溶解；
3、最后计入5ml/L的光亮剂，小电流处理2-6h后即可。
三、防腐铝合金制备
1、将纯铝、铜锭、镁锭和锌锭加入熔炉中熔融，然后进行混合，制得合金液，将合金液加入至铸造设备中，铸造制得铝合金；
2、将制备的铝合金浸泡在碱性处理剂中，然后通过电镀法，对铝合金表面进行第一步的表面处理，其中，电镀温度为20-30℃，阴极电流密度为1-5A/dm2；
3、将电镀处理后的铝合金加入至防腐浸泡液中，放置10-12h，将浸泡后的铝合金加入至烘干机中，加热120-150℃烘干即可制得防腐性能好的铝合金。
实施例2基于连续表面处理的防腐性能好的铝材及制备方法，包括：
一、防腐浸泡液制备
1、将有机硅树脂12.5％加热70-120℃熔融，并加入有机溶剂22.5％中混合0.5-1h，制得溶液A；
2、将二氧化硅2％、碳纤维2％和氧化铜2％依次加入至溶液A中，温度为65-90℃下，搅拌1-2h；
3、将丙烯酸树脂17％和三聚氰胺树脂17.5％和加热70-120℃熔融，然后同异丙醇2.5％加入至去离子水中，混合制得溶液B；
4、将溶液A与溶液比混合，温度为70-90℃，搅拌速率30-45r/min，搅拌0.5-1h后，即可制得防腐浸泡液。
二、碱性处理剂制备
1、在混合槽中加入去离子水，并加入105g/L的氢氧化钠，搅拌溶解；
2、然后将6g/L的氧化锌加水预调，再加入至氢氧化钠液中，搅拌溶解；
3、最后计入6ml/L的光亮剂，小电流处理2-6h后即可。
三、防腐铝合金制备
1、将纯铝、铜锭、镁锭和锌锭加入熔炉中熔融，然后进行混合，制得合金液，将合金液加入至铸造设备中，铸造制得铝合金；
2、将制备的铝合金浸泡在碱性处理剂中，然后通过电镀法，对铝合金表面进行第一步的表面处理，其中，电镀温度为20-30℃，阴极电流密度为1-5A/dm2；
3、将电镀处理后的铝合金加入至防腐浸泡液中，放置10-12h，将浸泡后的铝合金加入至烘干机中，加热120-150℃烘干即可制得防腐性能好的铝合金。
实施例3基于连续表面处理的防腐性能好的铝材及制备方法，包括：
一、防腐浸泡液制备
1、将有机硅树脂15％加热70-120℃熔融，并加入有机溶剂25％中混合0.5-1h，制得溶液A；
2、将二氧化硅3％、碳纤维3％和氧化铜3％依次加入至溶液A中，温度为65-90℃下，搅拌1-2h；
3、将丙烯酸树脂12.5％和三聚氰胺树脂15％和加热70-120℃熔融，然后同异丙醇2％加入至去离子水中，混合制得溶液B；
4、将溶液A与溶液比混合，温度为70-90℃，搅拌速率30-45r/min，搅拌0.5-1h后，即可制得防腐浸泡液。
二、碱性处理剂制备
1、在混合槽中加入去离子水，并加入110g/L的氢氧化钠，搅拌溶解；
2、然后将7g/L的氧化锌加水预调，再加入至氢氧化钠液中，搅拌溶解；
3、最后计入7ml/L的光亮剂，小电流处理2-6h后即可。
三、防腐铝合金制备
1、将纯铝、铜锭、镁锭和锌锭加入熔炉中熔融，然后进行混合，制得合金液，将合金液加入至铸造设备中，铸造制得铝合金；
2、将制备的铝合金浸泡在碱性处理剂中，然后通过电镀法，对铝合金表面进行第一步的表面处理，其中，电镀温度为20-30℃，阴极电流密度为1-5A/dm2；
3、将电镀处理后的铝合金加入至防腐浸泡液中，放置10-12h，将浸泡后的铝合金加入至烘干机中，加热120-150℃烘干即可制得防腐性能好的铝合金。
实施例4基于连续表面处理的防腐性能好的铝材及制备方法，包括：
一、防腐浸泡液制备
1、将有机硅树脂17.5％加热70-120℃熔融，并加入有机溶剂27.5％中混合0.5-1h，制得溶液A；
2、将二氧化硅4％、碳纤维4％和氧化铜4％依次加入至溶液A中，温度为65-90℃下，搅拌1-2h；
3、将丙烯酸树脂9％和三聚氰胺树脂12.5％和加热70-120℃熔融，然后同异丙醇1.5％加入至去离子水中，混合制得溶液B；
4、将溶液A与溶液比混合，温度为70-90℃，搅拌速率30-45r/min，搅拌0.5-1h后，即可制得防腐浸泡液。
二、碱性处理剂制备
1、在混合槽中加入去离子水，并加入115g/L的氢氧化钠，搅拌溶解；
2、然后将8g/L的氧化锌加水预调，再加入至氢氧化钠液中，搅拌溶解；
3、最后计入8ml/L的光亮剂，小电流处理2-6h后即可。
三、防腐铝合金制备
1、将纯铝、铜锭、镁锭和锌锭加入熔炉中熔融，然后进行混合，制得合金液，将合金液加入至铸造设备中，铸造制得铝合金；
2、将制备的铝合金浸泡在碱性处理剂中，然后通过电镀法，对铝合金表面进行第一步的表面处理，其中，电镀温度为20-30℃，阴极电流密度为1-5A/dm2；
3、将电镀处理后的铝合金加入至防腐浸泡液中，放置10-12h，将浸泡后的铝合金加入至烘干机中，加热120-150℃烘干即可制得防腐性能好的铝合金。
实施例5基于连续表面处理的防腐性能好的铝材及制备方法，包括：
一、防腐浸泡液制备
1、将有机硅树脂20％加热70-120℃熔融，并加入有机溶剂30％中混合0.5-1h，制得溶液A；
2、将二氧化硅5％、碳纤维5％和氧化铜5％依次加入至溶液A中，温度为65-90℃下，搅拌1-2h；
3、将丙烯酸树脂5％和三聚氰胺树脂10％和加热70-120℃熔融，然后同异丙醇1％加入至去离子水中，混合制得溶液B；
4、将溶液A与溶液比混合，温度为70-90℃，搅拌速率30-45r/min，搅拌0.5-1h后，即可制得防腐浸泡液。
二、碱性处理剂制备
1、在混合槽中加入去离子水，并加入120g/L的氢氧化钠，搅拌溶解；
2、然后将9g/L的氧化锌加水预调，再加入至氢氧化钠液中，搅拌溶解；
3、最后计入9ml/L的光亮剂，小电流处理2-6h后即可。
三、防腐铝合金制备
1、将纯铝、铜锭、镁锭和锌锭加入熔炉中熔融，然后进行混合，制得合金液，将合金液加入至铸造设备中，铸造制得铝合金；
2、将制备的铝合金浸泡在碱性处理剂中，然后通过电镀法，对铝合金表面进行第一步的表面处理，其中，电镀温度为20-30℃，阴极电流密度为1-5A/dm2；
3、将电镀处理后的铝合金加入至防腐浸泡液中，放置10-12h，将浸泡后的铝合金加入至烘干机中，加热120-150℃烘干即可制得防腐性能好的铝合金。
上述实施例1-5中，加入的有机硅树脂与二氧化硅、碳纤维、氧化铜和有机溶剂之间组合，可制得具有优良附着力、耐热性和耐候性的涂料；同时由丙烯酸树脂、三聚氰胺树脂和异丙醇之间生成水溶性树脂涂料组合，该组合可在铝合金表面形成一层薄且均匀的漆膜，改膜具有较高的耐蚀性和耐候性，通过将两种涂料混合制得的防腐浸泡液，可在铝合金表面形成一层薄且具有超强附着性、耐热性、耐候性和耐蚀性的膜层，进一步提高了铝合金的各项属性；
加入的碱性处理剂，以电镀处理表面的方式，可使铝合金的耐蚀性能增强，且外观光亮细致。
本发明制备的基于连续表面处理的防腐性能好的铝材的相关指标，具体见表1：
表1
Figure BDA0003396498540000081
根据表1所示，实施例1-5中，制备的铝合金材料在5天的腐蚀液体浸泡下，腐蚀面积均为超过25％，其中实施例3制备的铝合金材料表现最好；同时在在露天下放置30天，实施例1-5中的铝合金均为发生改变。
对比例1基于表面处理的铝材及制备方法，包括：
一、碱性处理剂制备
1、在混合槽中加入去离子水，并加入110g/L的氢氧化钠，搅拌溶解；
2、然后将7g/L的氧化锌加水预调，再加入至氢氧化钠液中，搅拌溶解；
3、最后计入7ml/L的光亮剂，小电流处理2-6h后即可。
三、铝合金制备
1、将纯铝、铜锭、镁锭和锌锭加入熔炉中熔融，然后进行混合，制得合金液，将合金液加入至铸造设备中，铸造制得铝合金；
2、将制备的铝合金浸泡在碱性处理剂中，然后通过电镀法，对铝合金表面进行处理后即可制得铝合金，其中，电镀温度为20-30℃，阴极电流密度为1-5A/dm2。
对比例2基于表面处理的铝材及制备方法，包括：
一、防腐浸泡液制备
1、将有机硅树脂15％加热70-120℃熔融，并加入有机溶剂25％中混合0.5-1h，制得溶液A；
2、将二氧化硅3％、碳纤维3％和氧化铜3％依次加入至溶液A中，温度为65-90℃下，搅拌1-2h；
3、将丙烯酸树脂12.5％和三聚氰胺树脂15％和加热70-120℃熔融，然后同异丙醇2％加入至去离子水中，混合制得溶液B；
4、将溶液A与溶液比混合，温度为70-90℃，搅拌速率30-45r/min，搅拌0.5-1h后，即可制得防腐浸泡液。
二、防腐铝合金制备
1、将纯铝、铜锭、镁锭和锌锭加入熔炉中熔融，然后进行混合，制得合金液，将合金液加入至铸造设备中，铸造制得铝合金；
2、将铝合金加入至防腐浸泡液中，放置10-12h，将浸泡后的铝合金加入至烘干机中，加热120-150℃烘干即可制得防腐性能好的铝合金。
本发明制备的基于连续表面处理的防腐性能好的铝材具有较好的耐蚀性和耐候性，与加入的防腐浸泡液和碱性处理剂有较大关系，为了验证相关的技术方案，申请人进行了如下试验：
对比例1-2：采用实施例3的方法，在分别去除防腐浸泡液和碱性处理剂的情况下，检测制备的铝合金相关指标，具体见表2：
表2
Figure BDA0003396498540000101
根据表2所示，对比例1-2相较于实施例3，当单独去除防腐浸泡液时，铝合金的腐蚀面积最大，同时表面光泽减退；当单独去除碱性处理剂时，铝合金的腐蚀面积达到了40％以上，同时表面光泽减退；因此可以说明，本发明的制备方式是改变铝合金耐蚀性和耐候性的重要因素。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.基于连续表面处理的防腐性能好的铝材，其特征在于：包括铝合金、碱性处理剂和防腐浸泡剂；所述铝合金至少包括以下原料组成：纯铝、铜锭、镁锭和锌锭；
所述防腐浸泡剂选自丙烯酸树脂、有机硅树脂、三聚氰胺树脂、二氧化硅、碳纤维、氧化铜、异丙醇和有机溶剂，其余为去离子水。
2.根据权利要求1所述的基于连续表面处理的防腐性能好的铝材，其特征在于：所述防腐浸泡液的各材料用量百分比为：丙烯酸树脂5-20％、有机硅树脂10-20％、三聚氰胺树脂5-10％、二氧化硅1-5％、碳纤维1-5％、氧化铜1-5％、异丙醇1-3％和有机溶剂20-30％。
3.根据权利要求2所述的基于连续表面处理的防腐性能好的铝材，其特征在于：所述防腐浸泡液的制备方法为：
S1.1、将有机硅树脂加热70-120℃熔融，并加入有机溶剂中混合0.5-1h，制得溶液A；
S1.2、将二氧化硅、碳纤维和氧化铜依次加入至溶液A中，温度为65-90℃下，搅拌1-2h；
S1.3、将丙烯酸树脂和三聚氰胺树脂和加热70-120℃熔融，然后同异丙醇加入至去离子水中，混合制得溶液B；
S1.4、将溶液A与溶液比混合，温度为70-90℃，搅拌速率30-45r/min，搅拌0.5-1h后，即可制得防腐浸泡液。
4.根据权利要求1所述的基于连续表面处理的防腐性能好的铝材，其特征在于：所述碱性处理剂至少包括氢氧化钠、氧化锌和光亮剂，该光亮剂型号为BZN-99，其余为去离子水。
5.根据权利要求4所述的基于连续表面处理的防腐性能好的铝材，其特征在于：所述碱性处理剂的制备方法为：
S2.1、在混合槽中加入去离子水，并加入100-120g/L的氢氧化钠，搅拌溶解；
S2.2、然后将5-9g/L的氧化锌加水预调，再加入至氢氧化钠液中，搅拌溶解；
S2.3、最后计入5-9ml/L的光亮剂，小电流处理2-6h后即可。
6.一种用于如权利要求1-5中任意一项所述基于连续表面处理的防腐性能好的铝材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S3.1、将纯铝、铜锭、镁锭和锌锭加入熔炉中熔融，然后进行混合，制得合金液，将合金液加入至铸造设备中，铸造制得铝合金；
S3.2、将制备的铝合金浸泡在碱性处理剂中，然后通过电镀法，对铝合金表面进行第一步的表面处理；
S3.3、将电镀处理后的铝合金加入至防腐浸泡液中，放置10-12h，将浸泡后的铝合金加入至烘干机中，加热烘干即可制得防腐性能好的铝合金。
7.根据权利要求6所述的基于连续表面处理的防腐性能好的铝材，其特征在于：所述S3.2中，电镀温度为20-30℃，阴极电流密度为1-5A/dm2。
8.根据权利要求6所述的基于连续表面处理的防腐性能好的铝材的制备方法，其特征在于：所述S3.3中，烘干机的温度为120-150℃。
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