一种铝合金表面强结合力防腐耐磨涂层的制备方法与流程

本发明属于金属防腐涂层的制备领域，具体涉及一种铝合金表面强结合力防腐耐磨涂层的制备方法。

背景技术：

1、铝及铝合金具有密度低、可塑性高、延展性好等优点，被广泛应用于航空航天、汽车工业和食品包装等领域。铝及铝合金在空气中能够通过自然氧化，在金属表面生成一层致密的氧化层，这层氧化铝薄膜可以保护金属基体，使铝及铝合金具有较高的耐蚀性。但是这层膜疏松多孔且不均匀，难以应用于工业生产和海水等自然环境的复杂环境中。因此，如何进一步增强铝材的耐蚀性对于金属材料领域具有非常重要的意义。

2、在应对严苛的环境条件时，一般需要对铝合金运用表面工程技术进行特殊处理，进一步提高铝合金的耐蚀性。目前工业上应用于铝合金的表面处理技术主要有：化学转化处理、阳极氧化、硅烷处理、涂装技术等。但现有技术制备的防腐涂层存在结合力弱，易脱落、耐磨性差、不能长效防腐等缺点，因此在铝及铝合金表面制备结合力强的防腐涂层是十分必要的。

3、hanna等人(hanna hlushko, yenny cubides, et al. hydrophobicantioxidant polymers for corrosion protection of an aluminum alloy.[j]. acssustainable chem. eng. 2018, 6 (11) 14302–14313.)通过在经表面处理的铝合金表面沉积一层具有疏水基团的抗氧化剂共聚物，利用抗氧化剂作为金属腐蚀的强力抑制剂，其具有较好的耐腐蚀性能。但聚合物涂层直接涂覆基体，无化学键合，防腐涂层与基体结合性差且耐磨性不足。

4、专利申请名称：一种铝合金阳极氧化工艺、公开号为cn116837437a的发明申请公开了一种铝合金阳极氧化工艺，通过阳极氧化在铝合金表面制备出均匀的氧化膜，并通过浸渍封孔液进行封孔处理。显著提高了铝合金表面的耐腐蚀性和耐磨性，但该方法存在表面处理后氧化膜易脱落，防腐性能不足的问题。

5、专利名称：一种耐腐蚀稀土铝合金涂层的制备方法、授权公告号为cn106590079b的发明专利，该发明通过将硅粉、铝粉、稀土氧化物以及有机溶剂进行高能球磨，再将其配制成均匀稳定的悬浮液，并将其旋涂或刷涂在不锈钢钢板、硅片基材表面，进行退火处理，从而沉积在基材表面形成防腐稀土铝合金涂层。制备出的防腐涂层具有一定的防腐效果，但该方法存在防腐涂层与基体结合力差、难以长效防腐的问题。

6、专利申请名称：一种铝合金防腐涂层的制备方法、公开号为cn108624932a的发明申请公开了一种铝合金防腐涂层的制备方法，通过先采用硼-硫酸阳极氧化工艺形成氧化膜，然后采用溶胶-凝胶法在氧化膜表面涂覆一层有机-无机复合涂层，以达到封孔的目的，耐腐蚀性能得到一定的提高，但该方法同样存在阳极氧化膜结合力不足及防腐能力单一的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的铝材表面防腐涂层结合力差、耐磨性不足、长效防腐能力不足的问题，提供一种能解决上述技术问题的铝合金表面强结合力梯度防腐涂层的制备方法。

2、本发明的一种铝合金表面强结合力梯度防腐涂层的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤1：铝合金基体表面预处理

4、先将铝合金基体超声清洗，然后采用去离子水清洗后置于10%硫酸溶液中浸泡，再用去离子水清洗后置于5％氢氧化钠溶液中浸泡，最后经去离子水清洗获得表面清洁的铝合金；

5、步骤2：制备钛铝金属间化合物

6、将步骤1经表面处理后的铝合金进行氩等离子体溅射清洗，对氩等离子体溅射清洗后的铝合金进行钛离子注入，获得钛铝金属间化合物；

7、步骤3：制备强结合力氧化物涂层

8、将步骤2制备的钛铝金属间化合物置于电解液中作为阳极，铂片作为阴极，氧化获得强结合力氧化涂层；

9、步骤4：配制无机封孔溶胶

10、将金属醇盐、溶剂、抑制剂、水、添加剂混合，使金属醇盐充分水解，获得无机封孔溶胶；

11、步骤5：形成致密化封孔涂层：

12、将步骤3得到的强结合力氧化物涂层垂直浸入步骤4的无机封孔溶胶中，之后匀速将样品取出并放入60℃的干燥箱中进行陈化凝胶，最后经过450℃热处理，形成致密化封孔涂层。

13、优选的，步骤1中所述采用去离子水清洗后置于10%硫酸溶液中浸泡40s，再用去离子水清洗后置于5％氢氧化钠溶液中浸泡40s；

14、优选的，步骤2中所述钛离子注入真空室背底真空度为1×10-4~6×10-4pa，电压为50~100v，电流60~80ma，脉冲宽度为30~60us，脉冲频率为40~80hz，处理时间为0.5~3.0h；

15、优选的，步骤3中所述电解液按质量百分比由以下物质组成：硫酸6%～12%，有机酸0%～5%，水83%～94%；

16、优选的，所述有机酸为酒石酸、植酸、草酸中的任意一种；

17、优选的，步骤3中所述氧化的工艺参数：电压10~50v，电流2~6a，时间10~40min；

18、优选的，步骤4中配制的无机封孔溶胶按质量百分比由以下物质组成：金属醇盐10%～20%，去离子水10%～25%，抑制剂5%～10%，添加剂1~2%，溶剂43%～74%；

19、优选的，所述金属醇盐中钛醇盐与铝醇盐的摩尔比为1：10；钛醇盐为钛酸乙酯、钛酸丁酯、钛酸四异丙酯中的任意一种；铝醇盐为异丙醇铝、仲丁醇铝中的任意一种；

20、优选的，所述抑制剂为盐酸、硝酸、冰醋酸、二乙醇胺等中的任意一种；所述添加剂为丙二醇、聚乙二醇等中的任意一种；所述溶剂为乙醇、丙醇、异丙醇中的任意一种；

21、优选的，步骤5中陈化凝胶处理为：在温度为60℃烘箱中烘干陈化2h。

22、本发明公开了一种铝合金表面强结合力梯度防腐涂层的制备方法，首先在铝合金表面进行钛离子注入，然后进行阳极氧化；其次溶胶凝胶法制备无机封孔溶胶；最后将溶胶均匀浸渍到铝合金上并高温固化热解处理后得到强结合力防腐耐磨涂层。本发明充分利用钛铝金属间化合物、阳极氧化涂层、致密封孔氧化膜复合膜的协同作用，发挥出优异的防腐耐磨效果，同时改善了不同膜层之间的不匹配提高了与基体材料之间的结合力。阳极氧化涂层的氧化物提高了铝合金基体的防腐耐磨性能，致密封孔氧化膜复合膜将阳极氧化后的孔隙封闭，使涂层同时具备防腐、耐磨和强结合力的优异性能，拓宽了铝及铝合金的使用寿命和领域，在航空航天、电子电气、船舶建筑等领域有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种铝合金表面强结合力梯度防腐涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

2.按照权利要求1所述的一种铝合金表面强结合力梯度防腐涂层的制备方法，其特征在于：

3.按照权利要求1所述的一种铝合金表面强结合力梯度防腐涂层的制备方法，其特征在于：

4.按照权利要求1所述的一种铝合金表面强结合力梯度防腐涂层的制备方法，其特征在于：

5.按照权利要求4所述的一种铝合金表面强结合力梯度防腐涂层的制备方法，其特征在于：

6.按照权利要求1所述的一种铝合金表面强结合力梯度防腐涂层的制备方法，其特征在于：

7.按照权利要求1所述的一种铝合金表面强结合力梯度防腐涂层的制备方法，其特征在于：

8.按照权利要求7所述的一种铝合金表面强结合力梯度防腐涂层的制备方法，其特征在于：

9.按照权利要求7所述的一种铝合金表面强结合力梯度防腐涂层的制备方法，其特征在于：

10.按照权利要求1所述的一种铝合金表面强结合力梯度防腐涂层的制备方法，其特征在于：

技术总结
本发明属于金属防腐涂层的制备领域，具体涉及一种铝合金表面强结合力防腐耐磨涂层的制备方法。包括铝合金基体表面预处理、制备钛铝金属间化合物、制备强结合力氧化物涂层、配制无机封孔溶胶、形成致密化封孔涂层。本发明充分利用钛铝金属间化合物、阳极氧化涂层、致密封孔氧化膜复合膜的协同作用，发挥出优异的防腐耐磨效果，同时改善了不同膜层之间的不匹配提高了与基体材料之间的结合力。阳极氧化涂层的氧化物提高了铝合金基体的防腐耐磨性能，致密封孔氧化膜复合膜将阳极氧化后的孔隙封闭，使涂层同时具备防腐、耐磨和强结合力的优异性能，拓宽了铝及铝合金的使用寿命和领域，在航空航天、电子电气、船舶建筑等领域有广阔的应用前景。

技术研发人员：刘宗喜,欧阳本红,王昱力,黄锐,康凯,赵鑫,邵华强,戴梦迪,夏荣,邓显波,刘松华,李文杰,黄凯文,赵鹏,王格,袁建军,李彦澄,李刚,王军波,刘洋,章红军
受保护的技术使用者：国网山东省电力公司烟台供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/31