一种用于在铸造铝合金表面制备涂层的涂料及其使用方法与流程

技术领域：

本发明涉及一种用于在铸造铝合金表面制备涂层的涂料及其使用方法，属于铝合金表面处理技术领域。

背景技术：
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铝及铝合金是应用十分广泛的金属材料，它密度小，所以在实际生产过程中能够达到减少重量，降低能源消耗的作用。铝的化学活性好，在室温下，表层总是附着一层氧化铝，能够阻碍基体与外界气氛相接触，起到保护基体的作用。但由于铝的电化学电位较负，在酸、碱、盐及含有水蒸气的潮湿气氛中，在介质的参与下表面氧化膜很容易被破坏，失去对基体的保护作用，发生电化学腐蚀。因此，铝合金的表面处理受到广泛重视。

当前，针对铝及铝合金表面改性的方法主要有阳极氧化、化学镀、热喷涂等方法.阳极氧化法，以金属或合金材料充当阳极，采用电解的方法在其表面形成氧化膜，金属氧化物薄膜在表面附着改变了表面状态，可提高耐蚀性、增强耐磨性、提高硬度、保护金属表面。化学镀是指在经活化处理的基体表面，镀液中金属离子被催化还原在金属表面形成镀层的过程，具备镀层密、孔隙少、不需电源和无导电触点，并可直接在非导体上沉积镀层等特点。因此，化学镀常用于改善零部件的耐蚀性、耐磨性。热喷涂是利用某种热源将粉末状或丝状的金属或非金属材料加热到熔融或半熔融状态，再以一定速度喷射到预处理过的基体表面，沉积而形成具有各种功能的表面涂层的一种技术，具备基体材料不受限制、可喷涂的涂层材料极为广泛、喷涂过程中基体不产生应力和变形、操作工艺灵活方便等特点，可以形成耐磨、耐蚀涂层。

然而这些现有工艺基本都应用于铝合金型材，关于铝合金铸件的处理方法还很少。本发明采用预涂无机涂料，结合水蒸汽热处理在铸造铝合金表面制备无机保护涂层。所需设备少、制备工序简单、制备周期短、制备温度较低，不会造成高能耗、高成本的特点，且通过预浸涂与蒸汽处理结合的方式实现了铸铝与反应介质的充分反应，确保铸铝涂层的均匀性，连续性，以及处理工艺的可控性。

技术实现要素：
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技术问题：本发明的目的是提供一种用于在铸造铝合金表面制备涂层的涂料，该涂料与基体具有一定的反应能力，有利于实现涂层与基体的化学结合；

本发明的另一目的是提供一种用于在铸造铝合金表面制备涂层的涂料使用方法，该方法采用预涂无机涂料，结合水蒸汽热处理在铸造铝合金表面制备无机保护涂层。

技术方案：本发明提供了一种用于在铸造铝合金表面制备涂层的涂料，该涂料按重量份包括10～70份的mg(h2po4)2、30～80份的纯水和与mg(h2po4)3全部化学反应所需量1.1～1.3倍的al2o3粉末。

其中：

所述涂料的优选配比按重量份为10～20份mg(h2po4)2、30～40份纯水和与mg(h2po4)2全部化学反应所需量1.18～1.22倍的al2o3粉末。

所述涂料的另一种优选配比按重量份为60～70份mg(h2po4)3、70～80份纯水和与mg(h2po4)3全部化学反应所需量1.18～1.22倍的al2o3粉末。

所述的al2o3粉末粒度小于500目。

本发明还提供了一种用于在铸造铝合金表面制备涂层的涂料的使用方法，该方法包括以下步骤：

1)配制涂料：按比例称取原料，混合搅拌均匀得到涂料；

2)铸造铝合金样品预处理：将铸造铝合金样品放置于碱性溶液中碱洗，之后用纯水清洗，最后自然干燥后备用；

3)涂层制备：在步骤2)干燥后的铸造铝合金表面涂覆步骤1)配制的涂料，之后置于水蒸汽环境中，得到表面具有涂层的铸造铝合金。

其中：

步骤2)所述的碱性溶液为naoh溶液或naoh与naco3的混合溶液，且所述的naoh溶液的浓度为10～12wt％，所述的混合溶液中naoh的浓度为5～6wt％，naco3的浓度为5～6wt％；所述的碱洗的时长为5～6min；所述的用纯水清洗的时长为1～2min。

步骤3)所述的在干燥后的铝合金表面涂覆步骤1)配制的涂料，是指将干燥后的铸造铝合金置于涂料中浸渍2～3min。

步骤3)置于水蒸汽环境中的时长为20～90min，其中水蒸汽环境的温度为110～180℃。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：

1)本发明的涂料与基体具有一定的反应能力，有利于实现涂层与基体的化学结合；

2)本发明采用预涂无机涂料，结合水蒸汽热处理在铸造铝合金表面制备无机保护涂层，该涂层的厚度在40-100μm之间，最大限度的提高了铸造铝合金的耐腐蚀性能、耐磨性能；

3)相对于现有技术，本发明预涂结合水蒸汽处理在铸造铝合金表面制备涂层的方法具备制备工序少、制造周期短、成本低廉、适合规模生产等优势。

附图说明

图1为实施例2得到的表面具有涂层的铸造铝合金的金相图片；

图2为实施例3得到的表面具有涂层的铸造铝合金的金相图片。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。而本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体试验结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所描述的本发明,下面结合实施例对本发明作更进一步说明。

实施例1

(1)配置涂料：按比例称取10份mg(h2po4)2、30份纯水、与mg(h2po4)2全部发生化学反应所需量1.1倍的al2o3粉末，混合搅拌均匀配成涂料。

(2)铸造铝合金样品预处理：将铝合金样品放置于12wt％的naoh溶液中碱洗6min，然后用纯水清洗2min，自然干燥后备用；

(3)涂层制备：干燥后的铸造铝合金样品在步骤1)的涂料中浸渍2min后取出，待涂料表面不产生明显流动后，将样品在110℃的水蒸汽环境中处理90min，在铝合金表面得到无机保护涂层。

实施例2

(1)配置涂料：按比例称取30份mg(h2po4)2、80份纯水、与mg(h2po4)2全部发生化学反应所需量1.2倍的al2o3粉末，混合搅拌均匀配成溶液。

(2)铸造铝合金样品预处理：将铝合金样品放置于naoh与naco3的混合溶液中碱洗6min，然后用纯水清洗2min，自然干燥后备用，所述的混合溶液中naoh的浓度为6wt％，naco3的浓度为6wt％；

(3)涂层制备：干燥后的铸造铝合金样品在步骤1)的涂料中浸渍3min后取出，待涂料表面不产生明显流动后，将样品在160℃的水蒸汽环境中处理60min，在铝合金表面得到无机保护涂层。

实施例3

(1)配置涂料：按比例称取40份mg(h2po4)2、50份纯水、与mg(h2po4)2全部发生化学反应所需量1.2倍的al2o3粉末，混合搅拌均匀配成溶液。。

(2)铸造铝合金样品预处理：将铝合金样品放置于10wt％的naoh溶液中碱洗5min，然后用纯水清洗1min，自然干燥后备用；

(3)涂层制备：干燥后的铸造铝合金样品在步骤1)的涂料中浸渍2.5min后取出，待涂料表面不产生明显流动后，将样品在180℃的水蒸汽环境中处理50min，在铝合金表面得到无机保护涂层。

实施例4

(1)配置涂料：按比例称取70份mg(h2po4)2、50份纯水、与mg(h2po4)2全部发生化学反应所需量1.3倍的al2o3粉末，混合搅拌均匀配成溶液。。

(2)铸造铝合金样品预处理：将铝合金样品放置于11wt％的naoh溶液中碱洗5min，然后用纯水清洗1min，自然干燥后备用；

(3)涂层制备：干燥后的铸造铝合金样品在步骤1)的涂料中浸渍2min后取出，待涂料表面不产生明显流动后，将样品在170℃的水蒸汽环境中处理20min，在铝合金表面得到无机保护涂层。

实施例5

(1)配置涂料：按比例称取30份mg(h2po4)2、60份纯水、与mg(h2po4)2全部发生化学反应所需量1.2倍的al2o3粉末，混合搅拌均匀配成溶液。。

(2)铸造铝合金样品预处理：将铝合金样品放置于naoh与naco3的混合溶液中碱洗5min，然后用纯水清洗1min，自然干燥后备用，所述的混合溶液中naoh的浓度为5wt％，naco3的浓度为5wt％；；

(3)涂层制备：干燥后的铸造铝合金样品在步骤1)的涂料中浸渍3min后取出，待涂料表面不产生明显流动后，将样品在140℃的水蒸汽环境中处理40min，在铝合金表面得到无机保护涂层。