本發(fā)明涉及鋁合金材料領(lǐng)域，具體說的是一種鋁合金用環(huán)保型耐腐蝕涂料及其涂覆工藝。
背景技術(shù)：
鋁合金是有色金屬中應(yīng)用最廣泛的材料之一，鋁合金具有密度小、比剛度和比強度高、易加工、熱導(dǎo)率高、電導(dǎo)率高等諸多優(yōu)良性能，在發(fā)動機活塞、光學(xué)精密儀器、機車車廂等獲得了成功的應(yīng)用，為了減輕重量、降低能耗，提高效率和增強機動性能都竭盡可能地以鋁代銅，甚至代鋼。在汽車工業(yè)領(lǐng)域里西方發(fā)達國家鋁合金的用量逐漸增加。鋁合金表面的氧化膜對于鋁基體具有保護作用，但是鋁合金的天然氧化物的保護作用非常有限，大氣中的濕度和鹽份會明顯加快腐蝕作用。鋁合金表面處理是一種可以改變鋁合金表面特性，達到預(yù)防鋁合金腐蝕目的的技術(shù)。在鋁合金表面均勻地涂覆涂料，形成的涂層可以使鋁合金表面與環(huán)境介質(zhì)隔離開，從而保護基體。利用涂層來防腐、抗氧化、防銹，具有較多優(yōu)點，如施工方便、適應(yīng)性強、成本較低，因此能在各種工業(yè)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。
傳統(tǒng)的鋁表面防護處理主要是采用六價鉻酸鹽處理，在鋁合金表面反應(yīng)并形成含鉻鈍化膜。該鈍化膜可使金屬免受各種腐蝕。雖然該鈍化層可提高耐蝕性，但六價鉻酸鹽毒性高，對環(huán)境污染且易使人致癌。隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展和環(huán)保意識的增強，對鋁合金的表面要求越來越高，環(huán)境法律和職業(yè)安全衛(wèi)生法規(guī)也對鋁件強制要求無六價鉻表面處理。因此，一些成本低、環(huán)保，能滿足特殊條件要求的鋁合金表面處理技術(shù)將受到人們的極大關(guān)注。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的為克服現(xiàn)有技術(shù)中為降低鋁合金表面腐蝕而采用的對環(huán)境有污染的表面處理技術(shù)，提供一種鋁合金用環(huán)保型耐腐蝕涂料及其涂覆工藝。
本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案為：
一種鋁合金用環(huán)保型耐腐蝕涂料，按重量比，該涂料由V2O545-50份、Nb2O525-30份、氧化鋁9-12份、分子篩5-8份、潤濕劑5-8份、消泡劑1-2份、流平劑1-2份、偶聯(lián)劑0.5-1份和光亮劑0.8-1份制成；所述的潤濕劑為乙基吡咯丁酮，偶聯(lián)劑為十二烷基硅烷偶聯(lián)劑。
所述的涂料中還可以加入3份的環(huán)氧樹脂和0.5-0.8份固化劑。
所述的涂料，其制備步驟為：按照上述比例，首先按照重量比1:5將Nb2O5溶解在熔融態(tài)的KHSO4中，然后將V2O5于200℃下預(yù)加熱30-45min，而后升溫至700-750℃，待完全熔融后倒入去離子水中水淬，攪拌2h，攪拌速度為600-800r/min，再加入溶解有Nb2O5的熔融態(tài)KHSO4，保持原速繼續(xù)攪拌1.5h，過濾，最后在過濾產(chǎn)物中加入氧化鋁、分子篩、潤濕劑、消泡劑、流平劑、偶聯(lián)劑和光亮劑，攪拌均勻，制得最終鋁合金用涂料。
上述一種鋁合金用環(huán)保型耐腐蝕涂料的涂覆工藝，首先對鋁合金材料表面依次進行清洗、處理，而后進行涂覆，所述的涂覆操作為：將涂料在鋁合金表面涂覆均勻后，首先于120-130℃下預(yù)處理30-45min，然后溫度升至350-400℃，熱處理40-50min，最后，自然冷卻至室溫，得到鋁合金材料表面具有耐腐蝕性。
所述的清洗是指首先用砂紙對鋁合金材料表面進行打磨，然后用體積比為2:1的丙酮和乙醇混合溶液進行處理1-1.5h，然后再用去離子水超聲清洗，最后干燥烘干。
所述的處理是指對清洗后的鋁合金再依次進行強堿處理Ⅰ、氧化處理和強堿處理Ⅱ。
所述的強堿處理Ｉ和Ⅱ是指將鋁合金材料放入強堿溶液中處理10-15min，用去離子水超聲清洗，干燥，所述的強堿溶液由體積比為2:1的濃度均為0.02mol/L的KOH和NaOH溶液混合而成。
所述的氧化處理是指將鋁合金浸泡在沸水中15-20min，沸水溫度為90-100℃。
所述的沸水中還可以加入體積比5:1的氨水和乙醇胺混合液，沸水和氨水和乙醇胺混合液的體積比為100:5-8。
本發(fā)明中所述的氧化鋁粒徑10-30nm，比表面180-220m2/g；所述的分子篩為3a型分子篩或4a型分子篩，細度2-4μm，堆積密度為0.4-0.6g/ml；所述的消泡劑為二甲基硅油；所述涂料涂覆的厚度為0.3-0.35mm，所述的鋁合金材料為AA2024-T3，所述的固化劑為間苯二胺。
本發(fā)明中，首先對鋁合金表面進行處理，通過砂紙打磨、丙酮和乙醇混合液脫脂和超聲水洗，然后用強堿溶液對其表面進行刻蝕，使鋁合金材料表面粗糙化，有利于增大涂料與鋁合金材料的結(jié)合強度，然后再對其經(jīng)氧化處理形成一層氧化膜做一層保護屏障，然后再次對其進行強堿刻蝕進一步增大氧化層的粗糙度，提高與涂料的粘附強度，最后在氧化層表面涂覆上涂料，先對其進行低溫預(yù)熱處理是涂料粘附在氧化層表面，再對其進行高溫?zé)崽幚硎雇苛侠喂痰毓袒阡X合金表面氧化層上。對鋁合金材料表面進行氧化處理，最優(yōu)的方案為采用沸水氧化，因為鋁合金才沸水中氧化時，形成的天然氧化鋁膜會不斷增厚，較其他氧化方法形成的保護層厚，再者，用沸水氧化處理時可以在沸水中添加適量的氨水和乙醇胺，得到的多孔性氧化膜，有利于強堿刻蝕，較大程度提高鋁合金表面粗糙度。
由于天然的氧化鋁膜并不能鋁合金材料形成很好的防護組用，本發(fā)明采用在氧化鋁膜上涂覆一層釩氧化物、鈮氧化物、氧化鋁納米粒子和分子篩等形成涂料，經(jīng)過預(yù)熱處理和熱處理，涂料固化在鋁合金材料表面，并且與鋁合金牢固地結(jié)合在一起；再者釩和鈮能夠與多孔的分子篩和氧化鋁融合，提高了涂料與鋁合金的結(jié)合強度，同時又形成一層較厚的保護膜層，并且釩和鈮具有緩沖作用，能夠是外界粒子，如氯離子，遠離材料表面，進而具有良好的耐腐蝕性。
有益效果：（1）采用本發(fā)明依次進行的表面處理、強堿溶液處理、氧化處理、強堿溶液處理工藝，在鋁合金材料表面形成一層天然保護層，同時又提高了后續(xù)涂覆處理中涂料與鋁合金材料的結(jié)合強度；
（2）在涂覆處理工藝中，采用二段溫度處理，首先低溫預(yù)處理，對鋁合金加熱，使鋁合金材料溫度均勻，同時使提高涂料與鋁合金材料的粘附強度，然后再進行高溫?zé)崽幚?，使涂料固化，同時高溫下釩和鈮能夠與多孔的分子篩和氧化鋁融合，進一步提高了涂料與鋁合金的結(jié)合強度；
（3）再者涂料中還可添加適量的環(huán)氧樹脂和固化劑，提高涂料與鋁合金的結(jié)合強度和涂料本身的耐磨性，同時提高涂料的固化效率和固化效果；
（4）本發(fā)明制備工藝簡單，耐蝕效果好，同時形成的涂層對環(huán)境無污染，具有環(huán)保性能。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的闡述，以下各實施例中所用的原料均為本領(lǐng)域常規(guī)的原料或者是從市面上能夠購買得到。
實施例1
一種鋁合金用環(huán)保型耐腐蝕涂料，按重量比，該涂料由V2O545份、Nb2O530份、氧化鋁12份、分子篩8份、潤濕劑8份、消泡劑2份、流平劑2份、偶聯(lián)劑1份和光亮劑1份制成；所述的潤濕劑為乙基吡咯丁酮，偶聯(lián)劑為十二烷基硅烷偶聯(lián)劑。
上述涂料的制備步驟為：按照上述比例，首先按照重量比1:5將Nb2O5溶解在熔融態(tài)的KHSO4中，然后將V2O5于200℃下預(yù)加熱30min，而后升溫至700℃，待完全熔融后倒入去離子水中水淬，攪拌2h，攪拌速度為600r/min，再加入溶解有Nb2O5的熔融態(tài)KHSO4，保持原速繼續(xù)攪拌1.5h，過濾，最后在過濾產(chǎn)物中加入氧化鋁、分子篩、潤濕劑、消泡劑、流平劑、偶聯(lián)劑和光亮劑，攪拌均勻，制得最終鋁合金用涂料。
上述鋁合金用環(huán)保型耐腐蝕涂料的涂覆工藝，首先對鋁合金材料表面依次進行清洗、處理，而后進行涂覆，其特征在于：所述的涂覆操作為：將涂料在鋁合金表面涂覆均勻后，首先于120℃下預(yù)處理30min，然后溫度升至350℃，熱處理40min，最后，自然冷卻至室溫，得到鋁合金材料表面具有耐腐蝕性。
以上為本實施例的基本實施方式，可在以上基礎(chǔ)上做進一步的改進、優(yōu)化和限定：
如，所述的涂料中還可以加入3份的環(huán)氧樹脂和0.5份固化劑；
如，所述的清洗是指首先用砂紙對鋁合金材料表面進行打磨，然后用體積比為2:1的丙酮和乙醇混合溶液進行處理1h，然后再用去離子水超聲清洗，最后烘干；
再如，所述的處理是指對清洗后的鋁合金再依次進行強堿處理Ⅰ、氧化處理和強堿處理Ⅱ；
進一步，所述的強堿處理Ｉ和Ⅱ是指將鋁合金材料放入強堿溶液中處理10min，用去離子水超聲清洗，干燥，所述的強堿溶液由體積比為2:1的濃度均為0.02mol/L的KOH和NaOH溶液混合而成；
進一步，所述的氧化處理是指將鋁合金浸泡在沸水中15min，沸水溫度為90℃；
最后，所述的沸水中還可以加入體積比5:1的氨水和乙醇胺混合液，沸水和氨水和乙醇胺混合液的體積比為100:5。
實施例2
一種鋁合金用環(huán)保型耐腐蝕涂料，按重量比，該涂料由V2O548份、Nb2O527份、氧化鋁11份、分子篩6份、潤濕劑6份、消泡劑1份、流平劑1份、偶聯(lián)劑0.8份和光亮劑0.8份制成；所述的潤濕劑為乙基吡咯丁酮，偶聯(lián)劑為十二烷基硅烷偶聯(lián)劑。
上述涂料的制備步驟為：按照上述比例，首先按照重量比1:5將Nb2O5溶解在熔融態(tài)的KHSO4中，然后將V2O5于200℃下預(yù)加熱40min，而后升溫至700℃，待完全熔融后倒入去離子水中水淬，攪拌2h，攪拌速度為700r/min，再加入溶解有Nb2O5的熔融態(tài)KHSO4，保持原速繼續(xù)攪拌1.5h，過濾，最后在過濾產(chǎn)物中加入氧化鋁、分子篩、潤濕劑、消泡劑、流平劑、偶聯(lián)劑和光亮劑，攪拌均勻，制得最終鋁合金用涂料。
上述鋁合金用環(huán)保型耐腐蝕涂料的涂覆工藝，首先對鋁合金材料表面依次進行清洗、處理，而后進行涂覆，其特征在于：所述的涂覆操作為：將涂料在鋁合金表面涂覆均勻后，首先于125℃下預(yù)處理40min，然后溫度升至370℃，熱處理45min，最后，自然冷卻至室溫，得到鋁合金材料表面具有耐腐蝕性。
以上為本實施例的基本實施方式，可在以上基礎(chǔ)上做進一步的改進、優(yōu)化和限定：
如，所述的涂料中還可以加入3份的環(huán)氧樹脂和0.6份固化劑；
如，所述的清洗是指首先用砂紙對鋁合金材料表面進行打磨，然后用體積比為2:1的丙酮和乙醇混合溶液進行處理1h，然后再用去離子水超聲清洗，最后烘干；
再如，所述的處理是指對清洗后的鋁合金再依次進行強堿處理Ⅰ、氧化處理和強堿處理Ⅱ；
進一步，所述的強堿處理Ｉ和Ⅱ是指將鋁合金材料放入強堿溶液中處理10-15min，用去離子水超聲清洗，干燥，所述的強堿溶液由體積比為2:1的濃度均為0.02mol/L的KOH和NaOH溶液混合而成；
進一步，所述的氧化處理是指將鋁合金浸泡在沸水中18min，沸水溫度為95℃；
最后，所述的沸水中還可以加入體積比5:1的氨水和乙醇胺混合液，沸水和氨水和乙醇胺混合液的體積比為100:6。
實施例3
一種鋁合金用環(huán)保型耐腐蝕涂料，按重量比，該涂料由V2O550份、Nb2O525份、氧化鋁9份、分子篩5份、潤濕劑5份、消泡劑1份、流平劑1份、偶聯(lián)劑0.5份和光亮劑0.8份制成；所述的潤濕劑為乙基吡咯丁酮，偶聯(lián)劑為十二烷基硅烷偶聯(lián)劑。
上述涂料的制備步驟為：按照上述比例，首先按照重量比1:5將Nb2O5溶解在熔融態(tài)的KHSO4中，然后將V2O5于200℃下預(yù)加熱45min，而后升溫至750℃，待完全熔融后倒入去離子水中水淬，攪拌2h，攪拌速度為800r/min，再加入溶解有Nb2O5的熔融態(tài)KHSO4，保持原速繼續(xù)攪拌1.5h，過濾，最后在過濾產(chǎn)物中加入氧化鋁、分子篩、潤濕劑、消泡劑、流平劑、偶聯(lián)劑和光亮劑，攪拌均勻，制得最終鋁合金用涂料。
上述鋁合金用環(huán)保型耐腐蝕涂料的涂覆工藝，首先對鋁合金材料表面依次進行清洗、處理，而后進行涂覆，其特征在于：所述的涂覆操作為：將涂料在鋁合金表面涂覆均勻后，首先于130℃下預(yù)處理45min，然后溫度升至400℃，熱處理50min，最后，自然冷卻至室溫，得到鋁合金材料表面具有耐腐蝕性。
以上為本實施例的基本實施方式，可在以上基礎(chǔ)上做進一步的改進、優(yōu)化和限定：
如，所述的涂料中還可以加入3份的環(huán)氧樹脂和0.8份固化劑；
如，所述的清洗是指首先用砂紙對鋁合金材料表面進行打磨，然后用體積比為2:1的丙酮和乙醇混合溶液進行處理1.5h，然后再用去離子水超聲清洗，最后烘干；
再如，所述的處理是指對清洗后的鋁合金再依次進行強堿處理Ⅰ、氧化處理和強堿處理Ⅱ；
進一步，所述的強堿處理Ｉ和Ⅱ是指將鋁合金材料放入強堿溶液中處理15min，用去離子水超聲清洗，干燥，所述的強堿溶液由體積比為2:1的濃度均為0.02mol/L的KOH和NaOH溶液混合而成；
進一步，所述的氧化處理是指將鋁合金浸泡在沸水中15-20min，沸水溫度為100℃；
最后，所述的沸水中還可以加入體積比5:1的氨水和乙醇胺混合液，沸水和氨水和乙醇胺混合液的體積比為100:8。