專利名稱：一種鑄鋁合金薄膜涂層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料表面化學(xué)處理，尤其涉及一種鑄鋁合金薄膜涂層的制備方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代民用及軍事工業(yè)領(lǐng)域，為了適應(yīng)高強(qiáng)度、耐腐蝕和輕量化的要求，在裝備及
通用機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造中越來越多地采用了鋁合金材料，鋁合金材料在軍事裝備和民用產(chǎn)
品的設(shè)計(jì)、制造中占有重要的地位，是最重要的輕量化材料。由于鋁合金具有很好的澆鑄性
能，大型或特大型結(jié)構(gòu)件大量采用鑄鋁合金材料，鑄型完成后，再根據(jù)構(gòu)件的用途及與其他
構(gòu)件的配合需要，對其進(jìn)行必要的機(jī)加工及拋光等精細(xì)化加工處理，然后再對加工面或加
工配合面進(jìn)行防腐蝕處理才能保證構(gòu)件的使用性能。根據(jù)已掌握的大型或特大型構(gòu)件的使
用狀況和反饋的信息分析可知，加工面或貼合面的腐蝕防護(hù)已成為影響大型或特大型構(gòu)件
使用的重大難題，其一方面原因是采用一般的防護(hù)處理方法的施工難度很大，另一方面是
鑄件難免存在孔隙或氣孔，在腐蝕介質(zhì)的浸蝕下，孔隙或氣孔容易積水或形成腐蝕微環(huán)境，
而容易發(fā)生腐蝕鼓泡進(jìn)而產(chǎn)生危害性很大的電化學(xué)腐蝕和應(yīng)力腐蝕，關(guān)鍵部位喪失密封效
果，致使密封圈以內(nèi)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)腐蝕。特別是在海洋環(huán)境中使用的特大型鑄鋁構(gòu)件，其所處
的環(huán)境氣候條件非常惡劣，平均空氣濕度很高，含鹽量僅以氯離子計(jì)高達(dá)0. 50mg/100cm2.
d以上，對材料及裝備的腐蝕極為嚴(yán)重，因此要求其表面防護(hù)層具有很高的防腐蝕能力。同
時(shí)，大型或特大型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鋁合金鑄件，承載能力要求也很高，在嚴(yán)酷的力學(xué)與海洋自然
條件下，還應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度及剛度，因此其腐蝕防護(hù)顯得更加重要。 大型或特大型鋁合金構(gòu)件的表面防護(hù)處理主要分為兩類一是機(jī)加面或機(jī)加貼合 面的處理，目前主要采用的是鉻酸鹽導(dǎo)電氧化處理，形成的導(dǎo)電氧化膜雖然具有一定的抗 腐蝕能力(可耐24h左右的5%中性鹽霧試驗(yàn)?zāi)芰?，但防護(hù)能力較弱，難以抵抗海洋環(huán)境 的腐蝕危害，無法滿足使用要求。二是外殼非機(jī)加表面的處理，基本上采用的是環(huán)氧底漆層 加丙烯酸聚胺酯面漆的處理方法，其使用后的腐蝕情況具體表現(xiàn)為(l)機(jī)加面或機(jī)加貼 合面的密封槽邊緣接觸部位易腐蝕，腐蝕產(chǎn)物膨脹后，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，并逐漸擴(kuò)大，影響定 位尺寸或變位，進(jìn)而影響設(shè)備運(yùn)行的可靠性；(2)機(jī)加面或機(jī)加貼合面由于腐蝕氣氛的滲 透而產(chǎn)生腐蝕或腐蝕坑；(3)外殼表面為環(huán)氧底漆加丙烯酸聚胺脂面漆涂層，雖可重新噴 漆修補(bǔ)，但由于受腐蝕氣氛的浸蝕經(jīng)常掉漆，必須加以有效解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鑄鋁合金薄膜涂層的制備方法，該發(fā)明適合于大型或 特大型鑄鋁合金件在海洋環(huán)境條件下使用時(shí)的防腐蝕處理。 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種鑄鋁合金薄膜涂層的制備方法，其特征在于 首先將鑄鋁合金構(gòu)件清洗，其次進(jìn)行鉻酸鹽氧化處理，然后再在鉻酸鹽氧化膜上制備含氟 丙烯酸酯薄膜封閉涂層。
上述清洗是這樣實(shí)現(xiàn)的將鑄鋁合金構(gòu)件處理部位先用有機(jī)溶劑進(jìn)行清洗，再采 用弱堿性脫脂劑進(jìn)行清洗，然后用水清洗。這樣實(shí)施清洗能有效除去處理部位表面的污物， 有利于進(jìn)行鉻酸鹽氧化處理。 上述清洗時(shí)選用的有機(jī)溶劑為丙酮、乙醇、乙酸乙酯，以及它們的任意兩種混合 溶劑或三種混合溶劑，其中優(yōu)選按體積比為1 : 1的丙酮和乙醇混合溶劑，或按體積比為
i:i: o. 1 0.2的丙酮、乙醇和乙酸乙酯混合溶劑，當(dāng)零件表面油污較重時(shí)，添加乙酸乙 酯能增強(qiáng)清洗效果。上述弱堿性脫脂劑清洗時(shí)選用重量百分比為i 2%的市售弱堿性脫 脂劑。 上述鉻酸鹽氧化處理時(shí)使用的溶液包括鉻酸鹽或鉻酸酐或重鉻酸鉀或重鉻酸 鈉，氟化鈉或氟化鉀，氟硼酸鹽或氟硅酸鹽或氟硼酸，水不溶性固體顆粒物，并將PH調(diào)節(jié)在 1 3. 5。 上述水不溶性固體顆粒物采用空心玻璃微珠或粉煤灰，其中優(yōu)選的空心玻璃微珠 的粒徑為20 60 ii m、堆積密度為0. 3 0. 4g/cm3，優(yōu)選的粉煤灰的粒徑為20 50 y m、堆 積密度為0. 4 0. 5g/cm3。 上述鉻酸鹽氧化處理時(shí)使用的溶液，具體采用重量百分比如下的各種物質(zhì) 0. 5 8%的鉻酸鹽或鉻酸酐或重鉻酸鉀或重鉻酸鈉，優(yōu)選采用2 4%的配比；0. 2 2% 的氟化鈉或氟化鉀，優(yōu)選采用0. 5 1. 5%的配比；1 10%的氟硼酸鹽或氟硅酸鹽或氟硼 酸，優(yōu)選采用2 5%的配比；5 30%的空心玻璃微珠或粉煤灰，優(yōu)選采用10 15%的配 比，其余量為水；采用重量百分?jǐn)?shù)為5 10%的硝酸溶液和3 5%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié) pH。 上述鉻酸鹽氧化處理是在20 25t:條件下，采用涂刷或浸漬的施工方式，處理 5 240s，優(yōu)選采用涂刷的施工方式，處理60 180s。 上述鉻酸鹽氧化處理后，再制備含氟丙烯酸酯薄膜封閉涂層時(shí)，可先將鑄鋁合金 構(gòu)件用水清洗、干燥處理，其干燥優(yōu)選采用熱風(fēng)干燥，除去被處理部位氧化膜表面的水分， 然后用丙酮和乙醇任意混合的溶劑清洗，以進(jìn)一步除去表面水分或污物，再采用涂刷或噴 涂，或者先涂刷、干燥處理，再噴涂的施工方式涂覆薄膜封閉劑，最后干燥固化即可。
上述制備含氟丙烯酸酯薄膜封閉涂層時(shí)，選用的薄膜封閉劑采用重量百分比如 下所述的各組份制得甲基丙烯酸甲酯(MMA)10 18%、丙烯酸(AA)8 20X、全氟辛基 乙基丙烯酸酯(PFMA)0.8 2.8%、改性劑丙烯酸乙酯(HEA)O. 2 1.2%、引發(fā)劑過硫酸 胺(APS)O. 05 0. 2X、德謙Disponer910分散劑0. 2 0. 6 % ，其余量為去離子水。其 優(yōu)選的配比組成為按重量百分比如下所述的各組份甲基丙烯酸甲酯(MMA)13 15%、 丙烯酸(AA)12 16%、全氟辛基乙基丙烯酸酯(PFMA)1.5 2.0X、改性劑丙烯酸乙酯 (HEA) 0. 6 0. 9% 、引發(fā)劑過硫酸胺(APS) 0. 08 0. 15% 、德i兼Disponer910分散劑0. 3 0. 5%，其余量為去離子水。 上述薄膜封閉劑是采用這樣的制備方法得到的將匿A、 AA、 PFMA、 HEA、德謙 Disponer910分散劑和70%去離子水進(jìn)行混合，于3000 4000r/min的攪拌速度下，攪拌 30 40min，得到預(yù)乳化液；再將20 30X的預(yù)乳化液和引發(fā)劑APS，以及余下的去離子水 加入反應(yīng)釜中，通入N2氣，在180 220r/min的攪拌速度下，升溫至70 9(TC，并恒溫?cái)?拌20 40min，之后采用650W微波照射1 2min，得到種子乳液；再在180 220r/min的攪拌速度和70 9(TC溫度下，將剩余的預(yù)乳化液和引發(fā)劑APS滴加到種子乳液中，3 4h 內(nèi)滴加完畢，結(jié)束后繼續(xù)恒溫60 90min，最后待乳液溫度降至30°C以下后，用5 10%的 氨水溶液調(diào)節(jié)pH至7士0.5，即可得到薄膜封閉劑，其中，所述的百分比均為重量百分比。
上述薄膜封閉劑的制備方法中，通入^氣后攪拌時(shí)，優(yōu)選的溫度范圍為75 85°C ，并恒溫?cái)嚢?5 30min ;上述將剩余的預(yù)乳化液和引發(fā)劑APS滴加到種子乳液中，滴 加完畢后繼續(xù)恒溫70 80min，最后調(diào)節(jié)pH至7±0. 3為優(yōu)選方案。 上述制備含氟丙烯酸酯薄膜封閉涂層時(shí)，可根據(jù)涂裝厚度要求及工件外形尺寸情 況，用電導(dǎo)率小于10 y s/cm的去離子水或蒸餾水，按薄膜封閉劑占總重量為10 90%的量 稀釋后得到的薄膜封閉工作液進(jìn)行施工。 上述薄膜封閉工作液是優(yōu)選按薄膜封閉劑占總重量為30 70%的量稀釋后得到 的，其中，涂刷時(shí)，薄膜封閉劑占總重量的比例為40 70%效果更佳；噴涂時(shí)，薄膜封閉劑 占總重量比例的為35 65%效果更佳。 上述采用涂刷的施工方式，制備含氟丙烯酸酯薄膜封閉涂層時(shí)，控制總膜厚在 35 ii m以下，然后于20 25°C 、24h或者60 ll(TC 、 10 50min條件下干燥固化，其中，在 70 95°C、20 35min的條件下干燥固化效果較優(yōu)。 上述采用噴涂或者先涂刷、干燥處理，再噴涂的施工方式，制備含氟丙烯酸酯薄膜 封閉涂層時(shí)，采用高霧化噴槍實(shí)施噴涂，控制總膜厚在35ym以下，然后于20 25t:、24h 或者60 ll(TCUO 50min條件下干燥固化，其中，在70 95°C、20 35min的條件下 干燥固化效果較優(yōu)。 具體地說，本發(fā)明涉及的制備方法是這樣的 首先將鑄鋁合金構(gòu)件處理部位先用有機(jī)溶劑進(jìn)行清洗，再采用弱堿性脫脂劑進(jìn)行 清洗，然后用水清洗。所述清洗時(shí)選用的有機(jī)溶劑為丙酮、乙醇、乙酸乙酯，以及它們的任意 兩種混合溶劑或三種混合溶劑，其中優(yōu)選按體積比為l : l的丙酮和乙醇混合溶劑，或按體
積比為i : i : o. 1 0.2的丙酮、乙醇和乙酸乙酯混合溶劑；弱堿性脫脂劑清洗時(shí)選用重
量百分比為1 2%的市售弱堿性脫脂劑。
其次進(jìn)行鉻酸鹽氧化處理，所述鉻酸鹽氧化處理時(shí)使用的溶液包括鉻酸鹽或鉻
酸酐或重鉻酸鉀或重鉻酸鈉，氟化鈉或氟化鉀，氟硼酸鹽或氟硅酸鹽或氟硼酸，水不溶性固
體顆粒物，并將pH調(diào)節(jié)在1 3.5。其中，水不溶性固體顆粒物采用空心玻璃微珠或粉煤 灰，優(yōu)選的空心玻璃微珠的粒徑為20 60 ii m、堆積密度為0. 3 0. 4g/cm3，優(yōu)選的粉煤灰 的粒徑為20 50 ii m、堆積密度為0. 4 0. 5g/cm3。鉻酸鹽氧化處理時(shí)使用的溶液，具體 采用重量百分比如下的各種物質(zhì)0. 5 8%的鉻酸鹽或鉻酸酐或重鉻酸鉀或重鉻酸鈉，優(yōu) 選采用2 4%的配比；0. 2 2%的氟化鈉或氟化鉀，優(yōu)選采用0. 5 1. 5%的配比；1 10%的氟硼酸鹽或氟硅酸鹽或氟硼酸，優(yōu)選采用2 5%的配比；5 30%的空心玻璃微珠 或粉煤灰，優(yōu)選采用10 15%的配比；其余量為水；同時(shí)采用重量百分?jǐn)?shù)為5 10%的硝 酸溶液和3 5%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH。該鉻酸鹽氧化處理是在20 25t:條件下，采用 涂刷或浸漬的施工方式，處理5 240s，優(yōu)選采用涂刷的施工方式，處理60 180s。
上述鉻酸鹽氧化處理后，再制備含氟丙烯酸酯薄膜封閉涂層時(shí)，可先將鑄鋁合金 構(gòu)件用水清洗、干燥處理，其干燥優(yōu)選采用熱風(fēng)干燥，然后用丙酮和乙醇任意混合的溶劑清 洗，再采用涂刷或噴涂，或者先涂刷、干燥處理，再噴涂的施工方式涂覆薄膜封閉劑，最后干燥固化即可。 上述制備含氟丙烯酸酯薄膜封閉涂層時(shí)，選用的薄膜封閉劑采用重量百分比如 下所述的各組份制得甲基丙烯酸甲酯(MMA)10 18%、丙烯酸(AA)8 20X、全氟辛基 乙基丙烯酸酯(PFMA)0.8 2.8%、改性劑丙烯酸乙酯(HEA)O. 2 1.2%、引發(fā)劑過硫酸 胺(APS)O. 05 0. 2X、德謙Disponer910分散劑0. 2 0. 6 % ，其余量為去離子水。其 優(yōu)選的配比組成為按重量百分比如下所述的各組份甲基丙烯酸甲酯(MMA)13 15%、 丙烯酸(AA)12 16%、全氟辛基乙基丙烯酸酯(PFMA)1.5 2.0X、改性劑丙烯酸乙酯 (HEA) 0. 6 0. 9% 、引發(fā)劑過硫酸胺(APS) 0. 08 0. 15% 、德i兼Disponer910分散劑0. 3 0.5%，其余量為去離子水。所述薄膜封閉劑是采用這樣的制備方法得到的將MMA、 AA、 PFMA、 HEA、德謙Disponer910分散劑和70%去離子水進(jìn)行混合，于3000 4000r/min的 攪拌速度下，攪拌30 40min，得到預(yù)乳化液；再將20 30%的預(yù)乳化液和引發(fā)劑APS， 以及余下的去離子水加入反應(yīng)釜中，通入N2氣，在180 220r/min的攪拌速度下，升溫至 70 90。C，并恒溫?cái)嚢?0 40min，之后采用650W微波照射1 2min，得到種子乳液；再 在180 220r/min的攪拌速度和70 9(TC溫度下，將剩余的預(yù)乳化液和引發(fā)劑APS滴加 到種子乳液中，3 4h內(nèi)滴加完畢，結(jié)束后繼續(xù)恒溫60 90min，最后待乳液溫度降至30°C 以下后，用5 10%的氨水溶液調(diào)節(jié)pH至7±0. 5，即可得到薄膜封閉劑，其中，所述的百分 比均為重量百分比。所述薄膜封閉劑的制備方法中，通入A氣后攪拌時(shí)，優(yōu)選的溫度范圍為 75 85°C，并恒溫?cái)嚢?5 30min ;上述將剩余的預(yù)乳化液和引發(fā)劑APS滴加到種子乳液 中，滴加完畢后繼續(xù)恒溫70 80min，最后調(diào)節(jié)pH至7±0. 3為優(yōu)選的方案。
上述制備含氟丙烯酸酯薄膜封閉涂層時(shí)，可根據(jù)涂裝厚度要求及工件外形尺寸情 況，用電導(dǎo)率小于10i! s/cm的去離子水或蒸餾水，將薄膜封閉劑稀釋后得到薄膜封閉工作 液進(jìn)行施工。所述薄膜封閉工作液是按薄膜封閉劑占總重量為10 90%的量稀釋后得到 的，優(yōu)選按薄膜封閉劑占總重量為30 70%的量稀釋，其中，刷涂時(shí)，薄膜封閉劑占總重量 的比例為40 70%效果更佳；噴涂時(shí)，薄膜封閉劑占總重量比例的為35 65%效果更佳。
上述采用涂刷的施工方式，制備含氟丙烯酸酯薄膜封閉涂層時(shí)，控制總膜厚在 35iim以下，然后于20 25。C、24h或者60 ll(TCUO 50min條件下干燥固化，其中， 在70 95°C、20 35min的條件下干燥固化效果較優(yōu)。采用噴涂或者先涂刷、干燥處理， 再噴涂的施工方式，制備含氟丙烯酸酯薄膜封閉涂層時(shí)，采用高霧化噴槍實(shí)施噴涂，控制總 膜厚在35iim以下，然后于20 25。C、24h或者60 110°C、10 50min條件下干燥固化， 其中，在70 95°C、20 35min的條件下干燥固化效果較優(yōu)。
本發(fā)明具有如下的有益效果 本發(fā)明以鉻酸鹽氧化膜作為薄膜封閉涂層的基底膜層，該氧化膜是鋁合金化學(xué)轉(zhuǎn) 化膜耐蝕性能最好的，然后采用含氟丙烯酸酯薄膜封閉劑進(jìn)行涂裝封閉處理，大幅度提高 了構(gòu)件的防腐蝕能力。其與目前采用的防護(hù)方法如單一的鉻酸鹽導(dǎo)電氧化或鋯鈦系非鉻化 學(xué)面膜處理，或者陽極氧化染色和/或封閉處理、硬質(zhì)陽極氧化染色和/或封閉處理相比， 本發(fā)明1、采用涂刷或噴涂等施工方法，靈活簡便、可操作性好，且與工件的適應(yīng)性好，適于 大型或特大型構(gòu)件的處理；2、鉻酸鹽氧化處理時(shí)使用的溶液，含有具有吸附和/或粘附性 能的無機(jī)水不溶性顆粒物，具有較好的處理液承載能力和粘附能力，對快速成膜有較大幫 助；且鉻酸鹽氧化膜與薄膜的結(jié)合力良好，從而保證了防護(hù)層的防護(hù)能力；3、薄膜封閉劑與水有很好的相容性，可用水稀釋后易于操作，有利于對大型構(gòu)件的涂覆施工；該薄膜封閉 劑中的NMA是一種交聯(lián)性單體，由它提供的交聯(lián)性基團(tuán)使得涂膜交聯(lián)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 交聯(lián)過程中，含氟組分(聚合物中氟側(cè)鏈[-C00CH2(CF2)nCF3])因表面張力小而向表面遷移， 在成膜后，交聯(lián)形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對富集在涂膜表面的氟化組分有錨定作用，因此涂膜 具有極好的耐化學(xué)品性和優(yōu)異的耐久性，在較薄的涂裝厚度下，可以起到較好的防護(hù)效果 和作用；同時(shí)，在催干劑等添加劑的作用下，實(shí)現(xiàn)了低溫固化或室溫固化，有利于大型構(gòu)件 的涂裝施工；且薄膜涂層本身透明，整個(gè)涂層體系基本保持鉻酸鹽膜氧化膜的色澤，又由于 涂層較薄，不影響構(gòu)件外觀和尺寸，具有較好的密封效果；4、整個(gè)涂層防腐蝕能力強(qiáng)，其中 含氟丙烯酸聚合物具有很強(qiáng)的抗鹽霧腐蝕能力，從而使得整個(gè)涂層在鉻酸鹽導(dǎo)電氧化膜的 基礎(chǔ)上有大幅度提高，通過調(diào)節(jié)施工參數(shù)可將總厚度控制在10 35 ii m，并具有耐5%中性 鹽霧試驗(yàn)120 720h、耐人造海水浸泡試驗(yàn)240 720h的抗腐蝕性能；選擇優(yōu)化的工藝條 件可使得整個(gè)涂層具有耐5X中性鹽霧試驗(yàn)可達(dá)到720h以上、耐人造海水浸泡試驗(yàn)720h以 上的抗腐蝕性能；5、薄膜涂層采用室溫或低溫固化，特別適合于大型或特大型構(gòu)件的處理， 易于施工，節(jié)約成本；得到的涂層具有憎水功能，能減少或避免積水和積鹽現(xiàn)象的產(chǎn)生，從 而可減少或避免腐蝕；6、本發(fā)明可應(yīng)用于ZL102、ZL104、ZL107、ZL112、ZL114等鑄造鋁合金 的防護(hù)處理，尤其適合于海洋環(huán)境中使用的鑄鋁合金構(gòu)件的處理；同時(shí)也適用于其他鋁合 金材料或零部件的防護(hù)處理，如硬鋁、超硬鋁、鍛鋁、防銹鋁合金的處理。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體描述，有必要在此指出的是，以下實(shí)施例只用 于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練 人員可以根據(jù)上述發(fā)明內(nèi)容對本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
實(shí)施例1 將鑄鋁合金ZL114材料切割試板，尺寸為50mmX50mmX4mm，切割面拋光至表面粗 糙度Ral. 6 ;上述樣件用體積比為1 : 1的丙酮乙醇的混合溶劑清洗，方法用細(xì)棉紗浸 上有機(jī)溶劑進(jìn)行擦拭，清理二次；再用重量百分比為1%的市售弱堿性脫脂劑，加溫至60°C 對油污進(jìn)行清洗，最后用自來水清洗除去殘留的弱堿性脫脂劑。 用不干膠帶將非處理部位隔開，以盡量避免處理劑的浸蝕，之后用清潔的羊毛刷 均勻涂刷重量百分比如下的用于鉻酸鹽氧化處理的溶液0. 5%鉻酸鈉，0. 2%氟化鈉，1% 氟硼酸鈉，5%的粒徑為20ym、堆積密度為0. 4g/cm3的空心玻璃微珠，其余量為水；并采用 重量百分?jǐn)?shù)為5%的硝酸溶液和3%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH為1。之后的鉻酸鹽氧化處理 是在2(TC下，采用涂刷的施工方式，處理180s。 上述鉻酸鹽氧化處理后，先將鑄鋁合金構(gòu)件用水清洗、熱風(fēng)干燥，然后用丙酮乙 醇為l : 1混合的溶劑清洗，再采用涂刷的施工方式涂覆按薄膜封閉劑占總重量為70%的 量用蒸餾水稀釋后的薄膜封閉劑。其中，薄膜封閉劑采用重量百分比如下所述的各組份甲 基丙烯酸甲酯10%、丙烯酸8%、全氟辛基乙基丙烯酸酯0. 8%、改性劑丙烯酸乙酯0. 2%、 引發(fā)劑過硫酸胺0.05X、德謙Disponer910分散劑0. 2%，其余量為去離子水。該薄膜封閉 劑是采用這樣的制備方法得到的將MMA、 AA、 PFMA、 HEA、德謙Disponer910分散劑和70% 去離子水進(jìn)行混合，于3000r/min的攪拌速度下，攪拌40min，得到預(yù)乳化液；再將20%的預(yù)乳化液和引發(fā)劑APS，以及余下的去離子水加入反應(yīng)釜中，通入^氣，在180r/min的攪拌速 度下，升溫至70°C ，并恒溫?cái)嚢?0min，之后采用650W微波照射lmin，得到種子乳液；再在 180r/min的攪拌速度和7(TC溫度下，將剩余的預(yù)乳化液和引發(fā)劑APS滴加到種子乳液中， 3h內(nèi)滴加完畢，結(jié)束后繼續(xù)恒溫60min，最后待乳液溫度降至3(TC后，用5 %的氨水溶液調(diào) 節(jié)pH至7，即可得到薄膜封閉劑，其中所述的百分比均為重量百分比。 采用涂刷的施工方式涂覆薄膜封閉劑時(shí)，控制總膜厚在20iim，然后于8(TC下干 燥固化25min，冷卻至室溫即完成。 此制備方法中，通過鉻酸鹽氧化處理后的鉻酸鹽氧化膜為黃色至黃褐色；制備的 薄膜涂層外觀均勻、透明，用非磁性測厚儀測試厚度為15 19iim ;按ASTM B117的規(guī)定， 360小時(shí)5%中性鹽霧試驗(yàn)后，按ASTM D1654評定，腐蝕評級為7級合格。
實(shí)施例2將鑄鋁合金ZL104材料切割試板，尺寸為45mmX 50mmX 5mm，切割面拋光至表面粗
糙度Rai.e ;上述樣件用體積比為i : i : o. i的丙酮乙醇乙酸乙酯的混合溶劑清洗，
方法用細(xì)棉紗浸上有機(jī)溶劑進(jìn)行擦拭，清理三次；再用重量百分比為1. 5%的市售弱堿性
脫脂劑，加溫至65t:對油污進(jìn)行清洗，最后用自來水清洗除去殘留的弱堿性脫脂劑。 用不干膠帶將非處理部位隔開，以盡量避免處理劑的浸蝕，之后用清潔的羊毛刷 均勻涂刷重量百分比如下的用于鉻酸鹽氧化處理的溶液2%鉻酸酐，0. 5%氟化鉀，2%氟 硼酸，10%的粒徑為40iim、堆積密度為0. 35g/cm3的空心玻璃微珠，其余量為水；并采用重 量百分?jǐn)?shù)為7%的硝酸溶液和4%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH為2. 3。之后的鉻酸鹽氧化處理 是在22t:下，采用浸漬的施工方式，處理200s。 上述鉻酸鹽氧化處理后，先將鑄鋁合金構(gòu)件用水清洗、干燥，然后用丙酮乙醇為 2 : 3混合的溶劑清洗，再采用高霧化噴槍噴涂的施工方式涂覆按薄膜封閉劑占總重量為 50%的量用蒸餾水稀釋后的薄膜封閉劑。其中，薄膜封閉劑采用重量百分比如下所述的各 組份甲基丙烯酸甲酯13%、丙烯酸12%、全氟辛基乙基丙烯酸酯1. 5%、改性劑丙烯酸乙 酯0. 6% 、引發(fā)劑過硫酸胺0. 08% 、德謙Disponer910分散劑0.3%，其余量為去離子水。該 薄膜封閉劑是采用這樣的制備方法得到的將匿A、 AA、 PFMA、 HEA、德謙Disponer910分散 劑和70%去離子水進(jìn)行混合，于3400r/min的攪拌速度下，攪拌34min，得到預(yù)乳化液；再將 25%的預(yù)乳化液和引發(fā)劑APS，以及余下的去離子水加入反應(yīng)釜中，通入N2氣，在200r/min 的攪拌速度下，升溫至80°C ，并恒溫?cái)嚢?0min，之后采用650W微波照射2min，得到種子乳 液；再在200r/min的攪拌速度和8(TC溫度下，將剩余的預(yù)乳化液和引發(fā)劑APS滴加到種子 乳液中，3. 5h內(nèi)滴加完畢，結(jié)束后繼續(xù)恒溫75min，最后待乳液溫度降至25。C后，用8%的氨 水溶液調(diào)節(jié)PH至6. 8，即可得到薄膜封閉劑，其中所述的百分比均為重量百分比。
采用噴涂的施工方式涂覆薄膜封閉劑時(shí)，控制總膜厚在20ym，然后于92t:下干 燥固化25min，冷卻至室溫即完成。 此制備方法中，通過鉻酸鹽氧化處理后的鉻酸鹽氧化膜為黃色至黃褐色；制備的 薄膜涂層外觀為均勻、透明，用非磁性測厚儀測試厚度為15 20iim;按ASTM B117的規(guī)定， 480小時(shí)5%中性鹽霧試驗(yàn)后，按ASTM D1654評定，腐蝕評級為7級合格；耐人造海水浸泡 試驗(yàn)737h，腐蝕面積1 5%，保護(hù)等級7 9級。
實(shí)施例3
將鑄鋁合金ZL104材料切割試板，尺寸為50mmX50mmX6mm，切割面拋光至表面粗
糙度RaO. 8 ;上述樣件用丙酮清洗，方法用細(xì)棉紗浸上有機(jī)溶劑進(jìn)行擦拭，清理三次；再用
重量百分比為2%的市售弱堿性脫脂劑，加溫至7(TC對油污進(jìn)行清洗，最后用自來水清洗 除去殘留的弱堿性脫脂劑。 用不干膠帶將非處理部位隔開，以盡量避免處理劑的浸蝕，之后用清潔的羊毛刷 均勻涂刷重量百分比如下的用于鉻酸鹽氧化處理的溶液4%重鉻酸鈉，1.5%氟化鉀，5% 氟硅酸鈉，15%的粒徑為20ym、堆積密度為0. 4g/cm3的粉煤灰，其余量為水；并采用重量 百分?jǐn)?shù)為10%的硝酸溶液和5X的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH為3. 0。之后的鉻酸鹽氧化處理是 在25t:下，采用涂刷的施工方式，處理60s。 上述鉻酸鹽氧化處理后，先將鑄鋁合金構(gòu)件用水清洗、干燥，然后用丙酮乙醇為 9 : l混合的溶劑清洗，再采用高霧化噴槍噴涂的施工方式涂覆按薄膜封閉劑占總重量為 40%的量用去離子水稀釋后的薄膜封閉劑。其中，薄膜封閉劑采用重量百分比如下所述的 各組份甲基丙烯酸甲酯15%、丙烯酸16%、全氟辛基乙基丙烯酸酯2.0%、改性劑丙烯酸 乙酯0. 9%、引發(fā)劑過硫酸胺0. 15%、德謙Disponer910分散劑0. 5%，其余量為去離子水。 該薄膜封閉劑是采用這樣的制備方法得到的將MMA、AA、PFMA、HEA、德謙Disponer910分散 劑和70%去離子水進(jìn)行混合，于3700r/min的攪拌速度下，攪拌38min，得到預(yù)乳化液；再將 28%的預(yù)乳化液和引發(fā)劑APS，以及余下的去離子水加入反應(yīng)釜中，通入N2氣，在220r/min 的攪拌速度下，升溫至85°C ，并恒溫?cái)嚢?5min，之后采用650W微波照射2min，得到種子乳 液；再在220r/min的攪拌速度和85。C溫度下，將剩余的預(yù)乳化液和引發(fā)劑APS滴加到種子 乳液中，4h內(nèi)滴加完畢，結(jié)束后繼續(xù)恒溫80min，最后待乳液溫度降至28。C后，用10%的氨 水溶液調(diào)節(jié)PH至7. 4，即可得到薄膜封閉劑，其中所述的百分比均為重量百分比。
采用噴涂的施工方式涂覆薄膜封閉劑時(shí)，控制總膜厚在35ym以下，然后于85t: 下干燥固化30min，冷卻至室溫即完成。 制備的薄膜涂層外觀為均勻、透明，用非磁性測厚儀測試厚度為25 35ym ;按 ASTMB117的規(guī)定，720小時(shí)5%中性鹽霧試驗(yàn)后，按ASTM D1654評定，腐蝕評級為7級合格； 耐人造海水浸泡試驗(yàn)737h，腐蝕面積1 5%，保護(hù)等級7 9級。
實(shí)施例4將硬鋁材料切割試板，尺寸為55mmX 45mmX 5mm，切割面拋光至表面粗糙度
RaO. 8 ;上述樣件用丙酮清洗，方法用細(xì)棉紗浸上有機(jī)溶劑進(jìn)行擦拭，清理兩次；再用重量
百分比為2%的市售弱堿性脫脂劑，加溫至7(TC對油污進(jìn)行清洗，最后用自來水清洗除去 殘留的弱堿性脫脂劑。 用不干膠帶將非處理部位隔開，以盡量避免處理劑的浸蝕，之后用清潔的羊毛刷 均勻涂刷重量百分比如下的用于鉻酸鹽氧化處理的溶液8%重鉻酸鈉，2%氟化鈉，10%氟 硅酸鉀，30%的粒徑為45ym、堆積密度為0. 5g/cm3的粉煤灰，其余量為水；并采用重量百 分?jǐn)?shù)為9%的硝酸溶液和4%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH為3. 5。之后的鉻酸鹽氧化處理是在 23t:下，采用涂刷的施工方式，處理120s。 上述鉻酸鹽氧化處理后，先將鑄鋁合金構(gòu)件用水清洗、熱風(fēng)干燥，然后用丙酮乙 醇為l : 6混合的溶劑清洗，再采用先涂刷按薄膜封閉劑占總重量為50%的量用去離子水 稀釋后的薄膜封閉劑、9rC干燥25min，再噴涂的施工方式涂覆按薄膜封閉劑占總重量為60%的量用去離子水稀釋后的薄膜封閉劑。其中，薄膜封閉劑采用重量百分比如下所述的 各組份甲基丙烯酸甲酯18%、丙烯酸20%、全氟辛基乙基丙烯酸酯2.8%、改性劑丙烯酸 乙酯1. 2%、引發(fā)劑過硫酸胺0. 2%、德謙Disponer910分散劑0. 6%，其余量為去離子水。 該薄膜封閉劑是采用這樣的制備方法得到的將MMA、AA、PFMA、HEA、德謙Disponer910分散 劑和70%去離子水進(jìn)行混合，于4000r/min的攪拌速度下，攪拌40min，得到預(yù)乳化液；再將 30%的預(yù)乳化液和引發(fā)劑APS，以及余下的去離子水加入反應(yīng)釜中，通入N2氣，在200r/min 的攪拌速度下，升溫至80°C ，并恒溫?cái)嚢?0min，之后采用650W微波照射2min，得到種子乳 液；再在200r/min的攪拌速度和8(TC溫度下，將剩余的預(yù)乳化液和引發(fā)劑APS滴加到種子 乳液中，3. 5h內(nèi)滴加完畢，結(jié)束后繼續(xù)恒溫75min，最后待乳液溫度降至27t:后，用7%的氨 水溶液調(diào)節(jié)PH至6. 8，即可得到薄膜封閉劑，其中所述的百分比均為重量百分比。
涂覆薄膜封閉劑時(shí)，控制總膜厚在35iim以下，然后于97t:下干燥固化25min，冷 卻至室溫即完成。 制備的薄膜涂層均勻、透明，用非磁性測厚儀測試厚度為25 35iim;按ASTM B117的規(guī)定，720小時(shí)5X中性鹽霧試驗(yàn)后，按ASTM D1654評定，腐蝕評級為7級合格；耐人 造海水浸泡試驗(yàn)737h，腐蝕面積1 5% ，保護(hù)等級7 9級，，劃線區(qū)腐蝕寬度小于0. lmm， 保護(hù)等級9級。
1權(quán)利要求
一種鑄鋁合金薄膜涂層的制備方法，其特征在于首先將鑄鋁合金構(gòu)件清洗，其次進(jìn)行鉻酸鹽氧化處理，再在鉻酸鹽氧化膜上制備含氟丙烯酸酯薄膜封閉涂層。
2. 如權(quán)利要求1所述的鑄鋁合金薄膜涂層的制備方法，其特征在于所述清洗是這樣 實(shí)現(xiàn)的將鑄鋁合金構(gòu)件處理部位先用有機(jī)溶劑進(jìn)行清洗，再采用弱堿性脫脂劑進(jìn)行清洗， 然后用水清洗；其中，清洗時(shí)選用的有機(jī)溶劑為丙酮、乙醇或乙酸乙酯，以及它們的任意兩 種混合溶劑或三種混合溶劑；弱堿性脫脂劑，選用重量百分比為1 2%的市售弱堿性脫脂 劑。
3. 如權(quán)利要求2所述的鑄鋁合金薄膜涂層的制備方法，其特征在于所述有機(jī)溶劑，選用按體積比為i : i的丙酮和乙醇混合溶劑，或按體積比為i : i : o. 1 0.2的丙酮、乙醇和乙酸乙酯混合溶劑。
4. 如權(quán)利要求1-3任一所述的鑄鋁合金薄膜涂層的制備方法，其特征在于所述鉻酸 鹽氧化處理時(shí)使用的溶液包括，重量百分比如下的各種物質(zhì)0. 5 8%的鉻酸鹽或鉻酸酐 或重鉻酸鉀或重鉻酸鈉；0. 2 2%的氟化鈉或氟化鉀；1 10%的氟硼酸鹽或氟硅酸鹽或 氟硼酸；5 30%的水不溶性固體顆粒物，其余量為水；同時(shí)采用重量百分?jǐn)?shù)為5 10%的 硝酸溶液和3 5%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH在1 3. 5。
5. 如權(quán)利要求4所述的鑄鋁合金薄膜涂層的制備方法，其特征在于所述水不溶性固 體顆粒物采用空心玻璃微珠或粉煤灰；所述鉻酸鹽氧化處理是在20 25t:條件下，采用涂 刷或浸漬的施工方式，處理5 240s。
6. 如權(quán)利要求5所述的鑄鋁合金薄膜涂層的制備方法，其特征在于所述空心玻璃微 珠的粒徑為20 60 ii m、堆積密度為0. 3 0. 4g/cm3 ;所述粉煤灰的粒徑為20 50 y m、堆 積密度為0. 4 0. 5g/cm3 ;所述鉻酸鹽氧化處理是采用涂刷的施工方式，處理60 180s。
7. 如權(quán)利要求6所述的鑄鋁合金薄膜涂層的制備方法，其特征在于所述鉻酸鹽氧化 處理時(shí)使用的溶液，具體采用重量百分比如下的各種物質(zhì)2 4%的鉻酸鹽或鉻酸酐或重 鉻酸鉀或重鉻酸鈉；0. 5 1. 5%的氟化鈉或氟化鉀；2 5%的氟硼酸鹽或氟硅酸鹽或氟 硼酸；10 15%的空心玻璃微珠或粉煤灰，其余量為水。
8. 如權(quán)利要求7所述的鑄鋁合金薄膜涂層的制備方法，其特征在于所述鉻酸鹽氧化 處理后，再制備含氟丙烯酸酯薄膜封閉涂層時(shí)，是按先將鑄鋁合金構(gòu)件用水清洗、干燥處 理，然后用丙酮和乙醇任意混合的溶劑清洗，再采用涂刷或噴涂，或者先涂刷、干燥處理，再 噴涂的施工方式涂覆薄膜封閉劑，最后干燥固化而進(jìn)行的。
9. 如權(quán)利要求8所述的鑄鋁合金薄膜涂層的制備方法，其特征在于所述制備含氟丙烯酸酯薄膜封閉涂層時(shí)，選用的薄膜封閉劑采用重量百分比如下所述的各組份甲基丙烯酸甲酯10 18%、丙烯酸8 20%、全氟辛基乙基丙烯酸酯0. 8 2. 8%、丙烯酸乙酯 0. 2 1. 2%、過硫酸胺0. 05 0. 2X、德謙Disponer910分散劑0. 2 0. 6%，其余量為 去離子水；所述薄膜封閉劑是采用這樣的制備方法得到的將甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、全 氟辛基乙基丙烯酸酯、丙烯酸乙酯、德謙Disponer910分散劑和70%去離子水進(jìn)行混合，于 3000 4000r/min的攪拌速度下，攪拌30 40min，得到預(yù)乳化液；再將20 30%的預(yù)乳 化液和過硫酸胺，以及余下的去離子水加入反應(yīng)釜中，通入^氣，在180 220r/min的攪 拌速度下，升溫至70 90°C ，并恒溫?cái)嚢?0 40min，之后采用650W微波照射1 2min， 得到種子乳液；再在180 220r/min的攪拌速度和70 9(TC溫度下，將剩余的預(yù)乳化液和過硫酸胺滴加到種子乳液中，3 4h內(nèi)滴加完畢，結(jié)束后繼續(xù)恒溫60 90min，最后待乳 液溫度降至30°C以下后，用5 10%的氨水溶液調(diào)節(jié)pH至7±0. 5，即可得到薄膜封閉劑， 其中，所述的百分比均為重量百分比。
10. 如權(quán)利要求9所述的鑄鋁合金薄膜涂層的制備方法，其特征在于所述薄膜封閉劑 的配比組成為按重量百分比如下所述的各組份甲基丙烯酸甲酯13 15%、丙烯酸12 16%、全氟辛基乙基丙烯酸酯1. 5 2. 0%、丙烯酸乙酯0. 6 0. 9%、過硫酸胺0. 08 0. 15X、德謙Disponer910分散劑0. 3 0. 5%，其余量為去離子水；所述薄膜封閉劑的制 備方法中，通入N2氣后攪拌時(shí)，溫度范圍為75 85°C，并恒溫?cái)嚢?5 30min ;所述將剩 余的預(yù)乳化液和引發(fā)劑APS滴加到種子乳液中，滴加完畢后繼續(xù)恒溫70 80min，最后調(diào)節(jié) pH至7±0. 3。
11. 如權(quán)利要求10所述的鑄鋁合金薄膜涂層的制備方法，其特征在于所述制備含氟 丙烯酸酯薄膜封閉涂層時(shí)，采用電導(dǎo)率小于10i! s/cm的去離子水或蒸餾水，按薄膜封閉劑 占總重量為10 90%的量稀釋后得到的薄膜封閉工作液進(jìn)行施工；所述采用涂刷或噴涂， 或者先涂刷、干燥處理，再噴涂的施工方式，制備含氟丙烯酸酯薄膜封閉涂層時(shí)，控制總膜 厚在35iim以下，然后于20 25。C、24h或者60 ll(TCUO 50min條件下干燥固化。
12. 如權(quán)利要求11所述的鑄鋁合金薄膜涂層的制備方法，其特征在于所述薄膜封閉 工作液是按薄膜封閉劑占總重量為30 70%的量稀釋后得到的；所述干燥固化是在70 95°C、20 35min的條件下干燥固化。
13. 如權(quán)利要求11所述的鑄鋁合金薄膜涂層的制備方法，其特征在于所述將薄膜封 閉劑稀釋，涂刷施工時(shí)，薄膜封閉劑占總重量的比例為40 70% ;噴涂施工時(shí)，薄膜封閉劑 占總重量比例的為35 65% ;所述干燥固化是在70 95°C、20 35min的條件下干燥固 化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鑄鋁合金薄膜涂層的制備方法，其特征在于首先將鑄鋁合金構(gòu)件清洗，其次進(jìn)行鉻酸鹽氧化處理，再在鉻酸鹽氧化膜上制備含氟丙烯酸酯薄膜封閉涂層。本發(fā)明采用涂刷或噴涂等施工方法，靈活簡便、可操作性好；本發(fā)明可應(yīng)用于ZL102、ZL104、ZL107、ZL112、ZL114等鑄造鋁合金的防護(hù)處理，尤其適合于海洋環(huán)境中使用的鑄鋁合金構(gòu)件的處理；同時(shí)也適用于其他鋁合金材料或零部件的防護(hù)處理，如硬鋁、超硬鋁、鍛鋁、防銹鋁合金的處理。
文檔編號C23C22/37GK101781763SQ20101013748
公開日2010年7月21日 申請日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者呂基成, 吳厚昌, 方敏, 蘇艷, 鄒洪慶, 錢建才 申請人:中國兵器工業(yè)第五九研究所