专利名称：一种用于航空钛合金材料的表面前处理溶胶液及其形成的溶胶-凝胶涂层的制作方法
技术领域：
本发明涉及钛合金表面处理领域，尤其涉及用于航空钛合金材料的表面，用于提高钛合金基体材料与底漆结合力的溶胶-凝胶涂层及其处理方法。
背景技术：
由于钛及钛合金具有高强度、低密度和良好的耐腐蚀性，在航空、航天、造船、汽车、核电等国防工业中的应用越来越广泛。目前航空工业中钛合金的需求已占到世界钛材料总量的近一半，且复合材料和钛材料的使用比例正在逐渐扩大。但钛合金也存在一些缺陷，如耐磨性不好、耐高温性较差、可焊性不良、与有机涂层的结合力较差等缺点。为改善和提高钛合金的使用特性，通常采用表面改性或表面处理的方法来改善这些缺陷。常用的钛合金表面处理方法很多，可分为物理法、化学法和电化学法等，可根据钛合金具体使用要求和使用特性，选择不同的技术和工艺。钛合金所具有高的比强度和优良的耐蚀性，使其在航空工业中通常直接喷漆涂装使用，但通常钛在热力学上是一种不稳定金属，在空气或水溶液等有氧环境中，表面很快生成一层氧化膜，这层氧化膜给钛合金的进一步表面处理带来很大困难，使得进一步处理所得的膜层和金属基体的结合力差，这就会导致表面处理膜层(包括喷漆涂层)容易脱落。为解决这一问题，表面转化膜技术就成为钛合金表面前处理的一个重要环节。长期以来，金属及合金的表面前处理主要为铬酸盐转化膜技术，随着环保意识的增强，六价铬的高度致癌性和对环境极其严重的污染，已使得绿色环保的代铬转化膜技术的研究日益成为人们关注的焦点。Materials Science and Engineering，1998，4(1) 416-419记载了采用HF和甲酰胺或二甲替酰胺溶液进行前处理的报道，能在钛合金表面得到一层致密的TiH2膜层，但HF的高腐蚀性和对环境的污染限制了其在大规模工业化生产中的应用。这就迫切需要研究一种工艺操作简便，对设备要求不高，环境友好，无污染，低成本的前处理转化膜新技术。作为环保型工艺，近年来稀土转化膜和溶胶-凝胶转化膜技术受到了越来越多的关注。与稀土转化膜技术相比，溶胶-凝胶转化膜技术工艺更加简便，并具有下列突出优点(1)处理工艺简单、易维护、效率高；(2)处理溶液中无有害物质，利于环保；C3)转化膜层与金属基体和涂层都具有优良的结合力；(4)膜层耐蚀性好，对热、湿、 酸碱环境有良好的耐久性。经过对现有文献和专利的检索发现，溶胶-凝胶转化膜技术用于钢、铝合金、镁合金的表面转化涂层方面的研究较多，Progress in Organic Coating，64 Q009)，327-338中报道了溶胶-凝胶技术用于各种钢、铝合金及铜和镁合金等基体的前处理转化涂层及防腐涂层的大量研究工作，但该方法用于钛合金的表面前处理却鲜有报道。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足和需要，提供一种用于航空钛合金材料的表面前处理溶胶-凝胶涂层及其处理方法，能够在钛合金基体表面形成一层具有致密网状交联结构的溶胶-凝胶涂层，该溶胶-凝胶涂层和钛合金基体材料以及进一步处理的底漆都具有很好的结合力，有效解决了涂层脱落问题。本发明的一个目的是提供一种用于航空钛合金材料表面处理的溶胶液。本发明的用于航空钛合金材料表面处理的溶胶液，包括(a)0. 1 正硅酸乙酯；(b) 1 IOwt %的至少一种有机硅氧烷；(c)0. 1 5wt%的选自于羧酸、乙醇胺、三乙胺或其混合物的催化剂；(d)45 93wt%的无毒无害的有机溶剂，优选醇类，更优选1到10个碳原子的脂
肪醇；(e)剩余为到100%的去离子水；其中，所述组分(b)有机硅氧烷的结构式表示为[Si (R1) (R2) 3]或[Si (R1) 2 (R2) 2]，其中基团R1为C1-C4的烷基、丙基二硫基、乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、丁烯基、 乙炔基、丙炔基、苯基、萘基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰基氧丙基、缩水甘油基、缩水甘油氧基、氨芳基或氨烷基；基团Ii2为C1-C6的烷氧基、环丙氧基、环己氧基、苯氧基、酰氧基、乙酰氧基、丙酰氧基或乙酰基。较佳地，包括5 50wt%去离子水。所述去离子水优选为二次去离子水。二次去离子水是指将去离子水通过蒸馏等方法进行二次处理。在本发明的优选实施方案中，所述的有机硅氧烷的结构式为[Si (R1) (R2)3]，即在一个硅原子上含有一个或两个基团R1以及2个或3个基团&，或者是在两个硅原子上，且每个硅原子各含有1个或2个基团R1以及2个或3个基团民；优选为一个基团R1且该基团不可分离并不可水解，以及含有3个基团&且该基团可水解并可去除。所述的基团R1为甲基、乙基、丙基、正-丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、丙基二硫基团、乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、丁烯基基团、乙炔基和丙炔基基团、苯基、萘基基团、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰基氧丙基基团、缩水甘油基、缩水甘油氧基基团、氨芳基或氨烷基基团。所述的基团&为甲氧基、乙氧基、正-丙氧基、异-丙氧基、正-丁氧基、异-丁氧基、仲-丁氧基、叔-丁氧基、正-戊氧基和正-己氧基基团、环丙氧基、环己氧基、苯氧基、 酰氧基、乙酰氧基、丙酰氧基或乙酰基。更优选，所述有机硅氧烷选自乙烯基三乙氧基硅烷、丙烯基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-(三乙氧基硅基)丙基丙烯酸脂、3-缩水甘油丙基三乙氧基硅烷、 3-巯基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-[N’ _(2’ -氨基乙基)-2-氨基乙基]-3-氨基丙基-三乙氧基硅烷、N-苯基氨基丙基三乙氧基硅烷、 双-(3-(三乙氧基)硅基丙基)四硫化物或双-(3-(三乙氧基)硅基丙基)乙烷，优选 3-(三乙氧基硅基)丙基丙烯酸脂、3-缩水甘油丙基三乙氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷。所述组分(C)催化剂为脂肪族一元羧酸如乙酸；二元羧酸和三元羧酸如柠檬酸； 乙醇胺、三乙胺或其混合物；更优选，乙酸或柠檬酸。
本发明的用于航空钛合金材料的溶胶液是将各组分充分混合后得到的。更优选， 通过将各组分正硅酸乙酯、有机硅氧烷、有机溶剂、去离子水以及催化剂混合，使正硅酸乙酯和有机硅氧烷充分水解，放置一定时间后得到。在本发明中，充分水解是指使硅氧烷完全水解为正硅酸，一般放置一个小时就可以达到充分水解。本领域技术人员可以根据常识确定如反应时间等反应条件。本发明的另一个目的是提供一种用前述溶胶液对基体进行表面处理的方法。本发明的方法是将溶胶液通过喷涂、刷涂或浸渍在基体表面，在基体表面沉积后形成涂层，实现表面的前处理。本发明的用溶胶液对基体进行表面处理的方法，是将本发明前述的溶胶液沉积在基体的表面形成溶胶层，再将所述溶胶层干燥，产生溶胶-凝胶涂层。优选地，沉积的单层溶胶层厚度为200nm到20 μ m,优选1到10 μ m ；所述溶胶-凝胶层的厚度为0. 2到10 μ m,优选为0. 5到5 μ m,更优选0. 5到1 μ m。所述溶胶液可预先加热或/和在沉积期间加热；所述溶胶液在沉积之前先过滤。 所述的过滤主要是滤去尺寸从几百纳米到20微米的杂质颗粒。所述溶胶液可通过喷涂、刷涂或浸渍的方法沉积在所述基体表面。优选，所述溶胶液喷涂、刷涂或浸渍在基体表面之后的沉积过程中进行加热，加热温度为50到150°C温度下加热1秒钟到2小时。优选80°C到120°C下加热10分钟到1小时。所述溶胶层的干燥温度是在0到500°C，优选50到150°C温度下进行一秒钟到2 小时，更优选在100到120°C温度下进行干燥10分钟到1小时。在本发明的具体实施中，所述溶胶层的干燥可采用可移动加热装置或红外辐射加热的方式进行。在本发明的优选实施方案中，在沉积所述溶胶液之前，将所述基体表面通过物理的和/或化学的和/或机械的处理方法清洁、除油和/或活化。使用本领域常用的处理方法对基体表面进行前处理即可。在本发明的优选实施方案中，所述溶胶液在10分钟到30天，优选1小时到1天的时间之内沉积在所述基体表面。在本发明的用溶胶液对基体进行表面处理的方法中，所述基体选自金属、金属合金、无机玻璃、陶瓷和它们的复合材料，优选自铝、钛、铜、铁及其合金如钛合金，更优选航空钛合金，尤其优选钛合金Ti-6A1-4V。本发明还提供本发明前述的溶胶-凝胶层用于给基体的表面，特别是由选自于金属、金属合金和包含金属或金属合金的复合材料所制得的基体表面，赋予粘接性能的处理及用途。本发明还提供一种提高航空钛合金和底漆结合力的方法，该方法使用本发明前述的用于航空钛合金材料表面处理的溶胶液处理所述航空钛合金表面。本发明的再一个目的是提供一种溶胶-凝胶层，尤其是用于航空钛合金材料表面处理的溶胶-凝胶层，该溶胶-凝胶层是耐磨损的、耐雨水冲刷的；阻隔(对环境中的气体、 酸碱等化学品阻隔)的；防热变的、绝缘的溶胶-凝胶层。本发明的溶胶-凝胶层是通过本发明前述的用溶胶液对基体进行表面处理的方法产生的；所述溶胶-凝胶层的厚度为0. 5到10 μ m。
本发明的再一个目的是提供一种耐酸碱化学环境、耐雨水冲刷的基体涂层。本发明的耐酸碱化学环境、耐雨水冲刷的基体涂层包含至少一层本发明前述的溶胶-凝胶层。优选地，还包括施加在所述溶胶-凝胶涂层上的其它涂层，所述其它涂层可以是底漆如航空底漆、树脂层、粘合剂或涂料。本发明的耐酸碱化学环境、耐雨水冲刷的基体涂层，包含两层或两层以上相同的或不同的溶胶-凝胶涂层，以及一个或多个其它涂层。其中所述的一个或一个以上其它涂层在其制备完毕后，立刻施加在所述溶胶-凝胶涂层；或其中所述的一个或一个以上涂层在其制备完毕后，一天到十年的时间内施加在所述溶胶-凝胶涂层上。本发明公开的航空钛合金溶胶-凝胶前处理技术具有以下有益效果1、本发明的处理方法简单、工艺操作简便、快速、可靠，而且对设备要求不高，所需成本低。这种方法可以简单地以较低的成本，结合进入现有的包括涂层的前处理及之后基体材料的其它后处理工序的常规生产线中，而基本无需进行设备上的其它调整。2、本发明的处理方法对溶胶液的利用率高，除缩合所得的小分子产物(例如水和醇等)之外无其它损失，是一种高度经济型的生产工艺。3、本发明的处理技术得到的涂层具有很好的化学稳定性和热稳定性，可抵御外界酸碱环境和温度变化对涂层的影响；有较高的机械强度，耐雨水的冲刷，还具有耐磨擦和耐刮擦性能。4、本发明的处理技术对环境友好、无污染。
图1.(左)为经实施例1处理后的航空钛合金Ti-6A1_4V，喷涂底漆干燥后，进行干法结合力测试(采用波音规范支持标准“栅格测试”(BSS722Q进行验证)后的结果图； (右)为经实施例1处理后的航空钛合金Ti-6A1-4V，喷涂底漆干燥后，进行湿法结合力试验(BSS7225)后的结果图。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例11.溶胶液的制备将10毫升正硅酸乙酯和50毫升乙烯基三乙氧基硅烷和570毫升乙醇以及Iwt % 的乙酸和适量去离子水共1000毫升混合搅拌，搅拌时间为10秒钟到1小时；搅拌加静置时间总共为30分钟到1. 5小时。在实验室以慢速定量滤纸过滤溶胶液，移入一干净容器中密闭保存，待用。2.溶胶施加到基体材料上(以下描述以在钛合金Ti-6A1_4V样片上的实施为例)2. 1基体材料的表面清洁和活化以砂纸充分打磨样片，用自来水、清洁剂洗净样片的表面；用碱性清洁剂在室温下浸渍样片10分钟，去除样片表面的油脂，并以自来水和去离子水清洗样片；以混酸处理液在室温浸渍样片10分钟以脱氧，以自来水和去离子水清洗样片；在55°C温度下，以碱液浸渍样片10到20分钟，以活化样片的表面，以自来水和去离子水清洗样片；以热空气干燥样片，备用(样片需在一小时内涂敷)2. 2溶胶液的涂敷将处理好的样片置于喷雾室内支架上，把制备好的溶胶液涂覆到样片的表面，调整喷涂距离和喷枪设置，使溶胶均勻地覆盖在样片的表面，并使溶胶液在样片表面停留时间不少于30秒为宜；把样片置于110°C的烘箱中，干燥30分钟，并使样片自然冷却。3.溶胶-凝胶液涂敷后样片的形貌及检测本实施例制备得到溶胶-凝胶涂层的样片表面平整、光滑、均勻、无裂痕、无凹陷， 涂层透明完整；对钛合金基体材料的附着性良好，涂层平整无翘起；结合力测试在使用该技术涂敷样片后所得的涂层上再喷涂底漆，干燥后，采用波音规范支持标准“栅格测试”(BSS7225)，以干法和湿法对涂层与基体和底漆的结合力进行测试，均达到很好效果(如图1所示，检测均得到最佳结果)。实施例21.溶胶液的制备将10毫升正硅酸乙酯和40毫升3-缩水甘油丙基三乙氧基硅烷和600毫升乙醇以及0. 5wt%的乙酸和适量去离子水共1000毫升混合搅拌，搅拌时间为10秒钟到1. 5小时并静置，搅拌加静置时间总共为20分钟到2小时。在实验室以慢速定量滤纸过滤溶胶液， 移入一干净容器中密闭保存，待用。2.溶胶施加到基体材料上(以下描述以在钛合金Ti-6A1_4V样片上的实施为例)2. 1基体材料的表面清洁和活化以砂纸充分打磨样片，用自来水、清洁剂洗净样片的表面；用碱性清洁剂在室温下浸渍样片10分钟，去除样片表面的油脂，并用自来水和去离子水清洗样片；以混酸处理液在室温浸渍样片10分钟以脱氧，用自来水和去离子水清洗样片；在60°c下，用碱液浸渍样片10到15分钟，以活化样片的表面，用自来水和去离子水清洗样片；以热空气干燥样片，备用(处理样片需在一小时内涂敷)。2. 2溶胶液的涂敷将处理好的样片置于喷雾室内支架上，把制备好的溶胶液涂覆到样片的表面，调整喷涂距离和喷枪设置，使溶胶均勻地覆盖在样片的表面，并使溶胶液在样片表面停留时间不少于30秒钟为宜。把样片置于120°C的烘箱中，干燥50分钟，并使样片自然冷却。3.溶胶-凝胶液涂敷后样片的形貌及检测制备得到溶胶-凝胶涂层的样片表面平整、光滑、均勻、无裂痕、无凹陷，涂层透明完整；对钛合金基体材料的附着性良好，涂层平整无翘起；结合力测试在使用该技术涂敷样片后所得的涂层上喷涂底漆，干燥后，采用波音规范支持标准“栅格测试”(BSS722Q，以干法和湿法对涂层与基体和底漆的结合力进行测试，均达到很好效果。实施例31.溶胶液的制备
将20毫升正硅酸乙酯和30毫升乙烯基三乙氧基硅烷和750毫升正丙醇以及 0. 5wt%的柠檬酸和适量去离子水共1000毫升混合搅拌，搅拌时间为10秒钟到1小时；搅拌加静置时间总共为30分钟到1. 5小时。在实验室以慢速定量滤纸过滤溶胶液，移入一干净容器中密闭保存，待用。2.溶胶施加到基体材料上(以下描述以在钛合金Ti-6A1_4V样片上的实施为例)2. 1基体材料的表面清洁和活化以砂纸充分打磨样片，用自来水、清洁剂洗净样片的表面；用碱性清洁剂在室温下浸渍样片10分钟，去除样片表面的油脂，并以自来水和去离子水清洗样片；以混酸处理液在室温浸渍样片10分钟以脱氧，以自来水和去离子水清洗样片；在55°C温度下，以碱液浸渍样片10到20分钟，以活化样片的表面，以自来水和去离子水清洗样片；以热空气干燥样片，备用(样片需在一小时内涂敷)2. 2溶胶液的涂敷将处理好的样片置于喷雾室内支架上，把制备好的溶胶液涂覆到样片的表面，调整喷涂距离和喷枪设置，使溶胶均勻地覆盖在样片的表面，并使溶胶液在样片表面停留时间不少于30秒为宜；把样片置于110°C的烘箱中，干燥30分钟，并使样片自然冷却。3.溶胶-凝胶液涂敷后样片的形貌及检测本实施例制备得到溶胶-凝胶涂层的样片表面平整、光滑、均勻、无裂痕、无凹陷， 涂层透明完整；对钛合金基体材料的附着性良好，涂层平整无翘起；结合力测试在使用该技术涂敷样片后所得的涂层上再喷涂底漆，干燥后，采用波音规范支持标准“栅格测试”(BSS7225)，以干法和湿法对涂层与基体和底漆的结合力进行测试，均达到很好效果；实施例4 1.溶胶液的制备将20毫升正硅酸乙酯和30毫升3-缩水甘油丙基三乙氧基硅烷和800毫升乙醇以及Iwt%的柠檬酸和适量去离子水共1000毫升混合搅拌，搅拌时间为10秒钟到1. 5小时并静置，搅拌加静置时间总共为20分钟到2小时。在实验室以慢速定量滤纸过滤溶胶液， 移入一干净容器中密闭保存，待用。2.溶胶施加到基体材料上(以下描述以在钛合金Ti-6A1_4V样片上的实施为例)2. 1基体材料的表面清洁和活化以砂纸充分打磨样片，用自来水、清洁剂洗净样片的表面；用碱性清洁剂在室温下浸渍样片10分钟，去除样片表面的油脂，并用自来水和去离子水清洗样片；以混酸处理液在室温浸渍样片10分钟以脱氧，用自来水和去离子水清洗样片；在60°c下，用碱液浸渍样片10到15分钟，以活化样片的表面，用自来水和去离子水清洗样片；以热空气干燥样片，备用(处理样片需在一小时内涂敷)。2. 2溶胶液的涂敷将处理好的样片置于喷雾室内支架上，把制备好的溶胶液涂覆到样片的表面，调整喷涂距离和喷枪设置，使溶胶均勻地覆盖在样片的表面，并使溶胶液在样片表面停留时间不少于30秒钟为宜。把样片置于110°C的烘箱中，干燥15分钟，并使样片自然冷却。3.溶胶-凝胶液涂敷后样片的形貌及检测
制备得到溶胶-凝胶涂层的样片表面平整、光滑、均勻、无裂痕、无凹陷，涂层透明完整；对钛合金基体材料的附着性良好，涂层平整无翘起；结合力测试在使用该技术涂敷样片后所得的涂层上喷涂底漆，干燥后，采用波音规范支持标准“栅格测试”(BSS722Q，以干法和湿法对涂层与基体和底漆的结合力进行测试，均达到很好效果。以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
权利要求
1.一种用于航空钛合金材料表面处理的溶胶液，其特征在于，所述溶胶液包括(a)0.1 5wt%的正硅酸乙酯；(b)1 IOwt %的至少一种有机硅氧烷；(c)0.1 5wt%的选自于羧酸、乙醇胺、三乙胺或其混合物的催化剂；(d)45 93wt%的无毒无害的有机溶剂，优选醇类，更优选1到10个碳原子的脂肪醇；(e)剩余为到100%的去离子水；其中，所述组分(b)有机硅氧烷的结构式表示为[Si (R1) (R2)3]或[Si(R1)2(R2)2],其中基团R1为C1-C4的烷基、丙基二硫基、乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、丁烯基、乙炔基、丙炔基、苯基、萘基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰基氧丙基、缩水甘油基、缩水甘油氧基、 氨芳基或氨烷基；基团民为C1-C6的烷氧基、环丙氧基、环己氧基、苯氧基、酰氧基、乙酰氧基、丙酰氧基或乙酰基。
2.如权利要求1所述的用于航空钛合金材料表面处理的溶胶液，其中，所述有机硅氧烷的结构式表示为[Si (R1) (R2)3]，且基团R1为不可分离并不可水解的，基团&为可水解并可去除的。
3.如权利要求2所述的用于航空钛合金材料表面处理的溶胶液，其中，所述基团R1为甲基、乙基、丙基、正-丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、丙基二硫基、乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、丁烯基、乙炔基、丙炔基、苯基、萘基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰基氧丙基、缩水甘油基、缩水甘油氧基、氨芳基或氨烷基；所述基团R2为甲氧基、乙氧基、正-丙氧基、异-丙氧基、正-丁氧基、异-丁氧基、 仲-丁氧基、叔-丁氧基、正-戊氧基、正-己氧基、环丙氧基、环己氧基、苯氧基、酰氧基、乙酰氧基、丙酰氧基或乙酰基。
4.如权利要求3所述的用于航空钛合金材料表面处理的溶胶液，其中，所述有机硅氧烷化合物选自下述化合物乙烯基三乙氧基硅烷、丙烯基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-(三乙氧基硅基)丙基丙烯酸脂、3-缩水甘油丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、N- (2-氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-[N’_ O’-氨基乙基)-2-氨基乙基]-3-氨基丙基-三乙氧基硅烷、N-苯基氨基丙基三乙氧基硅烷、双-(3-(三乙氧基)硅基丙基)四硫化物或双-(3-(三乙氧基)硅基丙基)乙烷，优选乙烯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油丙基三乙氧基硅烷、3-(三乙氧基硅基)丙基丙烯酸脂。
5.如权利要求1所述的用于航空钛合金材料表面处理的溶胶液，其中，所述组分(c)选自羧酸、乙醇胺、三乙胺或其混合物；优选脂肪族一元羧酸，二元羧酸和三元羧酸；更优选， 乙酸或柠檬酸。
6.一种用溶胶液对基体进行表面处理的方法，其特征在于，将权利要求1-5之一所述的溶胶液沉积在基体的表面形成溶胶层，再将所述溶胶层干燥，产生溶胶-凝胶涂层。
7.如权利要求6所述的表面处理的方法，其中，沉积的单层溶胶-凝胶层厚度为200nm 到20 μ m,优选1到10 μ m ；所述溶胶-凝胶层的厚度为0. 2到10 μ m,优选为0. 5到1 μ m。
8.如权利要求6所述的表面处理的方法，其中，所述溶胶液可预先加热或/和在沉积期间加热；所述溶胶液在沉积之前先过滤。
9.如权利要求6所述的表面处理的方法，其中所述溶胶液可通过喷涂、刷涂或浸渍的方法沉积在所述基体表面。
10.如权利要求6所述的表面处理的方法，其中在沉积所述溶胶液之前，将所述基体表面通过物理的和/或化学的和/或机械的处理方法清洁、除油和/或活化。
11.如权利要求6所述的表面处理的方法，其中所述溶胶液在10分钟到30天，优选1 小时到1天的时间之内沉积在所述基体表面。
12.如权利要求6所述的表面处理的方法，其中所述溶胶层的干燥温度是在0到 500°C，优选50到150°C温度下进行一秒钟到2小时，更优选在100到120°C温度下进行干燥10分钟到1小时。
13.如权利要求6所述的表面处理的方法，其中所述溶胶层的干燥可采用可移动加热装置或红外辐射加热的方式进行。
14.如权利要求6-13之一所述的表面处理的方法，其中所述基体选自金属、金属合金、 无机玻璃、陶瓷和它们的复合材料。
15.如权利要求14所述的表面处理的方法，其中所述基体选自铝、钛、铜、铁及其合金， 优选航空钛合金，尤其优选钛合金Ti-6A1-4V。
16.一种溶胶-凝胶层，其特征在于，通过用权利要求6-15之一所述的用溶胶液对基体进行表面处理的方法产生；所述溶胶-凝胶层的厚度为0. 5到10 μ m。
17.权利要求16所述的溶胶-凝胶层用于给基体的表面，特别是由选自于金属、金属合金和包含金属或金属合金的复合材料所制得的基体表面，赋予粘接性能的处理及用途。
18.—种耐酸碱化学环境、耐雨水冲刷的基体涂层，包含至少一层权利要求16所述的溶胶-凝胶层。
19.如权利要求18所述的基体涂层，还包括施加在所述溶胶-凝胶涂层上的其它涂层上，所述其它涂层可以是底漆、树脂层、粘合剂或涂料。
20.如权利要求19所述的基体涂层，包含两层或两层以上相同的或不同的溶胶-凝胶涂层，以及一个或多个其它涂层。
21.一种提高航空钛合金和底漆结合力的方法，其特征在于，使用权利要求1-5之一所述的用于航空钛合金材料表面处理的溶胶液处理所述航空钛合金表面。
全文摘要
本发明公开了一种用于航空钛合金材料的表面前处理溶胶液及其形成的溶胶-凝胶涂层。本发明的用于航空钛合金材料表面处理的溶胶液，包括(a)0.1～5wt％的正硅酸乙酯；(b)1～10wt％的至少一种有机硅氧烷；(c)0.1～5wt％的选自于羧酸、乙醇胺、三乙胺或其混合物的催化剂；(d)45～93wt％的无毒无害的有机溶剂，优选醇类，更优选1到10个碳原子的脂肪醇；(e)剩余为到100％的去离子水。使用本发明的溶胶液处理基体表面能够在钛合金基体表面形成一层具有致密网状结构的溶胶-凝胶涂层。
文档编号C23C20/00GK102373448SQ20111030866
公开日2012年3月14日 申请日期2011年10月12日 优先权日2011年10月12日
发明者刘萍, 苏婧琪, 苏跃增 申请人:上海交通大学