一种用于铝合金表面的复合溶胶涂料、其制备方法及涂覆方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属表面复合涂层的制备技术，涉及一种用于铝合金表面的复合溶胶涂料、其制备方法及涂覆方法。
【背景技术】
[0002]铝合金材料广泛应用于航空、航天、建筑、汽车等诸多工业领域，是最为常用的金属材料之一。但是大多数铝合金的耐蚀性能不佳，在使用时一般都需要进行表面防护处理，如阳极氧化、化学氧化等。然而阳极氧化工艺尽管能够提供良好的耐蚀膜层，但是对铝合金基体的疲劳性能损害;化学氧化工艺一般都要用到六价铬等危害环境和人体健康的物质。同时，阳极氧化、化学氧化膜层的耐磨性能一般，在有耐磨要求的情况下往往难以满足。
[0003]有机硅氧烷和金属醇盐是溶胶-凝胶化学中两类主要的前驱体物质，其中有机硅氧烷兼具有机与无机性质，在溶胶-凝胶化学中的应用十分广泛。目前以有机硅氧烷和金属醇盐为主要成分的复合溶胶涂料参见下列文献(掺杂纳米粒子有机-无机复合涂层的疏水、防护性能，郑顺丽，李澄，李恒。Journal of Materials Protect1n，2012)。其缺点是:为达到耐磨效果，一般都向复合溶胶涂料中直接掺杂纳米或微米颗粒，纳米或微米颗粒与复合溶胶涂料的亲和性往往不高，会产生团聚、分散性差等问题，影响最终涂层中颗粒分布的均匀性，进而降低其耐磨性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是:提出一种用于铝合金表面的复合溶胶涂料、其制备方法及涂覆方法，以便提高最终涂层中纳米或微米颗粒分布的均匀性，进而提高最终涂层耐磨性。
[0005]本发明的技术方案是:一种用于铝合金表面的复合溶胶涂料，其特征在于:它由有机硅氧烷、金属醇盐、催化剂、紫外活性溶液、有机聚合引发剂和溶剂组成;有机硅氧烷占复合溶胶涂料的体积百分比为20%?80%;金属醇盐催化剂占复合溶胶涂料的体积百分比为2%?10%;紫外活性溶液占复合溶胶涂料的体积百分比为2%?8%;有机聚合引发剂占复合溶胶涂料的体积百分比为0.1%?2%;余量为溶剂;所述的有机硅氧烷是下列物质其中之一或者它们的混合物:2-(3，4_环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3，4_环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基甲基二乙氧基硅烷、1，2-双(三甲氧基硅基)乙烷、1，2-双(三乙氧基硅基)乙烷、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯;所述的金属醇盐是正丁醇钛、异丁醇钛、异丙醇铈、正丁醇钇、异丁醇钇、正丙醇锆、异丙醇锆;所述的催化剂是乙酸、乙二酸、柠檬酸或乙酰丙酮;所述的紫外活性溶液是氯金酸溶液或氯铂酸溶液;所述的有机聚合引发剂是下列物质其中之一或者它们的混合物:甲基咪唑、二亚甲基三胺、乙二胺、Ν-胺基乙基-哌嗪、偶氮二异丁氰;所述的溶剂是下列物质其中之一或者它们的混合物:甲醇、乙醇、丙醇、去离子水。
[0006]如上面所述的复合溶胶涂料的合成方法，其特征在于:制备的步骤是:
[0007]1、备料:按照比例量取有机硅氧烷、金属醇盐、催化剂、紫外活性溶液和溶剂；
[0008]2、配制有机硅氧烷溶胶:将有机硅氧烷加入到溶剂中，加热到10°C?50°C，搅拌至少lh;
[0009]3、配制金属醇盐溶胶:首先将催化剂加入到溶剂中，再加入金属醇盐，搅拌至少lh；
[0010]4、混合有机硅氧烷溶胶和金属醇盐溶胶:混合有机硅氧烷溶胶和金属醇盐溶胶，搅拌至少2h;然后静置老化48h?72h;
[0011]5、配制紫外活性溶液:将氯金酸或氯铂酸加入到乙醇中，搅拌至少2h;
[0012]6、配制复合溶胶涂料:将有机聚合引发剂、紫外活性溶液加入到有机硅氧烷溶胶和金属醇盐溶胶混合溶胶中，搅拌至少lh。
[0013]采用如上面所述的复合溶胶涂料进行涂覆的方法，其特征在于:涂覆的步骤是:
[0014]1、清洗铝合金工件上的待涂覆表面:采用丙酮或乙醇清洗铝合金工件上的待涂覆表面，保证表面水膜连续30s以上，然后采用洁净的压缩空气吹干；
[0015]2、涂覆涂料:采用浸涂法，将铝合金工件浸渍于复合溶胶涂料中，浸渍时间为
0.5min?lOmin，取出招合金工件在室温条件下干燥60min?120min，或在60°C?80°C的鼓风式空气烘箱中干燥lOmin?20min;按照上述方法重复涂覆1?4次；
[0016]3、涂层干燥:将涂覆后的铝合金工件放入60°C?80°C的鼓风式空气烘箱中干燥60min?180min，然后取出在紫外光下照射10s?60s，紫外光的光谱为350nm?450nm;招合金工件到紫外灯的距离为5cm?20cm;最后放入100°C?120°C的鼓风式空气烘箱中干燥30min?60mino
[0017]本发明的优点是:提出了一种用于铝合金表面的复合溶胶涂料、其制备方法及涂覆方法，大大提高了最终涂层中纳米或微米颗粒分布的均匀性，进而提高了最终涂层耐磨性。
【具体实施方式】
[0018]下面对本发明做进一步详细说明。一种用于铝合金表面的复合溶胶涂料，其特征在于:它由有机硅氧烷、金属醇盐、催化剂、紫外活性溶液、有机聚合引发剂和溶剂组成;有机硅氧烷占复合溶胶涂料的体积百分比为20%?80%;金属醇盐催化剂占复合溶胶涂料的体积百分比为2%?10% ;紫外活性溶液占复合溶胶涂料的体积百分比为2%?8% ;有机聚合引发剂占复合溶胶涂料的体积百分比为0.1%?2%;余量为溶剂;所述的有机硅氧烷是下列物质其中之一或者它们的混合物:2-(3，4_环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3，4_环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、Ν-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基甲基二乙氧基硅烷、1，2_双(三甲氧基硅基)乙烷、1，2_双(三乙氧基硅基)乙烷、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯;所述的金属醇盐是正丁醇钛、异丁醇钛、异丙醇铈、正丁醇钇、异丁醇钇、正丙醇锆、异丙醇锆;所述的催化剂是乙酸、乙二酸、柠檬酸或乙酰丙酮;所述的紫外活性溶液是氯金酸溶液或氯铂酸溶液;所述的有机聚合引发剂是下列物质其中之一或者它们的混合物:甲基咪唑、二亚甲基三胺、乙二胺、Ν-胺基乙基-哌嗪、偶氮二异丁氰;所述的溶剂是下列物质其中之一或者它们的混合物:甲醇、乙醇、丙醇、去离子水。
[0019]如上面所述的复合溶胶涂料的合成方法，其特征在于:制备的步骤是:
[0020]1、备料:按照比例量取有机硅氧烷、金属醇盐、催化剂、紫外活性溶液和溶剂；
[0021 ] 2、配制有机硅氧烷溶胶:将有机硅氧烷加入到溶剂中，加热到10°C?50°C，搅拌至少lh;
[0022]3、配制金属醇盐溶胶:首先将催化剂加入到溶剂中，再加入金属醇盐，搅拌至少lh；
[0023]4、混合有机硅氧烷溶胶和金属醇盐溶胶:混合有机硅氧烷溶胶和金属醇盐溶胶，搅拌至少2h;然后静置老化48h?72h;
[0024]5、配制紫外活性溶液:将氯金酸或氯铂酸加入到乙醇中，搅拌至少2h;
[0025]6、配制复合溶胶涂料:将有机聚合引发剂、紫外活性溶液加入到有机硅氧烷溶胶和金属醇盐溶胶混合溶胶中，搅拌至少lh。
[0026]采用如上面所述的复合溶胶涂料进行涂覆的方法，其特征在于:涂覆的步骤是:
[0027]1、清洗铝合金工件上的待涂覆表面:采用丙酮或乙醇清洗铝合金工件上的待涂覆表面，保证表面水膜连续30s以上，然后采用洁净的压缩空气吹干；
[0028]2、涂覆涂料:采用浸涂法，将铝合金工件浸渍于复合溶胶涂料中，浸渍时间为
0.5min?lOmin，取出招合金工件在室温条件下干燥60min?120min，或在60°C?80°C的鼓风式空气烘箱中干燥lOmin?20min;按照上述方法重复涂覆1?4次；
[0029]3、涂层干燥:将涂覆后的铝合金工件放入60°C?80°C的鼓风式空气烘箱中干燥60min?180min，然后取出在紫外光下照射10s?60s，紫外光的光谱为350nm?450nm;招合金工件到紫外灯的距离为5cm?20cm;最后放入100°C?120°C的鼓风式空气烘箱中干燥30min?60mino
[0030]实施例1
[0031]1)铝合金试样前处理
[0032]铝合金试样的前处理采用航空工业标准HB/Z 233-1993《铝及铝合金硫酸阳极氧化工艺》中的规定进行。<