CN109321906A - 一种耐腐蚀铝合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐腐蚀铝合金材料，包括铝合金基材和附着在铝合金基材表面的耐腐蚀层；所述耐腐蚀层采用耐蚀液制得，包括以下按重量份计的原料：辅助成膜剂10～15份，树脂2～5份，有机涂料30～50份，成膜剂3～5份，缓冲剂0.25～0.5份，络合剂0.25～0.5份，稳定剂1～3份，余量为有机溶剂；所述辅助成膜剂为硅烷偶联剂；还公开了其制备方法。将原位无磷磷化与有机防护相结合，提高铝合金的表面耐腐蚀性，具有工艺简单、生产效率高、能耗低等优点，特别适用于对耐腐性要求较高的应用场所。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种耐腐蚀铝合金材料及其制备方法。
背景技术
铝合金在国民经济各个部门及人们日常生活中日益得到广泛应用，因其各种高性能、高强度、轻质化的特征，成为建筑、汽车以及家电领域的理想材料。随着其应用的广泛，人们对其要求也不断提高，不但要求铝合金有着较高的机械能力，还要求有良好的外观和耐腐蚀性能。铝合金在加入镁、锌、铜、硅等元素后，力学性能得到提高，而耐腐蚀性能降低，容易发生点蚀、剥蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀、接触腐蚀和腐蚀疲劳等形式的破坏。
为克服上述不足，通常对铝合金表面进行表面处理，最常用的方法即使采用涂装技术。而铝合金表面较光滑且覆有一层致密的氧化膜，若无前处理，有机涂层与金属基体的结合力很差，不能满足工业使用需求，因此，在涂装前对铝合金进行适当的表面处理尤其重要。铝合金常用的表面处理工艺有物理和化学方法两大类，在化学处理方法中又以磷化处理方法最常见，而传统的磷化工艺会产生大量的沉渣及含磷的排放物，对环境污染较为严重，并且传统的磷化工艺要经过除油、除锈、表面调整、磷化、钝化等多道工序，工艺复杂，能耗高，并且在处理工程中还易产生一些有毒有害物质。随着人们对环保的重视，传统的磷化工艺将越来越严格限制，而本技术提出在铝合金表面使用原位无磷磷化技术，可以很好地解决以上问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种耐腐蚀铝合金材料，将原位无磷磷化与有机防护相结合，提高铝合金的表面耐腐蚀性，特别适用于对耐腐性要求较高的应用场所。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种耐腐蚀铝合金材料，包括铝合金基材和附着在铝合金基材表面的耐腐蚀层，所述耐腐蚀层采用耐蚀液制得，包括以下按重量份计的原料：
辅助成膜剂10～15份，树脂2～5份，有机涂料30～50份，成膜剂3～5份，缓冲剂0.25～0.5份，络合剂0.25～0.5份，稳定剂1～3份，余量为有机溶剂；所述辅助成膜剂为硅烷偶联剂。
优选的，所述硅烷偶联剂采用KH550和KH570按质量比为3：0.5～1.5复配。
优选的，所述树脂采用环氧树脂、丙烯酸树脂或酚醛树脂。
优选的，所述成膜剂为氟锆酸钾、氟锆酸钠、氟钛酸钠、氟钛酸钾中的至少一种。
优选的，所述络合剂为柠檬酸和/或酒石酸。
优选的，所述缓冲剂为硼酸。
优选的，所述稳定剂为乙醇。
优选的，所述有机涂料为醇酸调和漆、酚醛调和漆、聚氨酯调和漆或氟碳漆。
优选的，所述有机溶剂为乙酸乙酯和/或丙酮。
优选的，所述铝合金基材为6系铝合金板。
一种耐腐蚀铝合金材料的制备方法，包括步骤：
将铝合金基材依次进行脱脂、酸洗、机械抛光、超声波清洗、挤干、热风吹扫、原位无磷磷化和加热固化工序；所述原位无磷磷化工序采用上述耐蚀液作为处理液。
优选的，脱脂除油采用碱液喷淋清洗，加以毛刷辊进行刷洗，毛刷刷洗时间优选1～2min，温度优选50～60℃。
优选的，酸洗采用20％HNO3溶液，常温处理0.5～1min。
优选的，机械抛光采用砂光机打磨至光亮，优选1200#砂纸。
优选的，加热固化温度80～120℃。
优选的，采用橡胶滚筒进行挤干，随后迅速进行热风吹扫烘干，烘干温度60～80℃。
本发明的有益效果：
(1)将现有多段防腐工艺简化成一道原位无磷磷化工艺，能极大地简化生产工艺，提高产品生产效率，并降低能耗；
(2)通过无磷磷化液的混用，以及硅烷偶联剂的加入，不仅提高了涂层与铝合金的附着力，而且增加了涂层的自身强度，使得涂层更致密化，耐腐蚀性进一步得到提高；
(3)采用无磷磷化体系，无传统磷化的复杂流程，有效的避免了含磷物的排放，以及磷化工艺中产生的有毒有害物质，避免影响环境。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明的耐腐蚀铝合金材料，包括铝合金基材和附着在铝合金基材表面的耐腐蚀层，所述耐腐蚀层采用耐蚀液制得，包括以下按重量份计的原料：辅助成膜剂10～15份，树脂2～5份，有机涂料30～50份，成膜剂3～5份，缓冲剂0.25～0.5份，络合剂0.25～0.5份，稳定剂1～3份，余量为有机溶剂；所述辅助成膜剂为硅烷偶联剂。
现有铝合金在提高耐腐蚀性能时，通常会先采用先磷化，而传统的磷化工艺会有大量沉渣及含磷排放物产生，将现有多段防腐工艺简化成一道原位无磷磷化工艺，能极大地简化生产工艺，提高产品生产效率，降低能耗，并有效地避免了含磷物的排放，以及磷化工艺中产生的有毒有害物质，避免环境污染。此外，通过无磷磷化液的混用以及硅烷偶联剂的加入，不仅提高了涂层与铝合金的附着力，而且增加了涂层的自身强度，使得涂层更致密化，耐腐蚀性进一步得到提高。
所述硅烷偶联剂可以采用KH550和KH570复配，质量比3：(0.5～1.5)，树脂采用环氧树脂、丙烯酸树脂或酚醛树脂。有机涂料可以选用醇酸调和漆、酚醛调和漆、聚氨酯调和漆，氟碳漆等；成膜剂可选氟锆酸钾，氟锆酸钠，氟钛酸钠，氟钛酸钾等；络合剂可选柠檬酸，酒石酸；缓冲剂可选硼酸；稳定剂可选乙醇；有机溶剂可选乙酸乙酯，丙酮等。
所述耐腐蚀铝合金材料的制备方法，包括步骤：
将铝合金基材依次进行脱脂，酸洗，机械抛光，超声波清洗，挤干，热风吹扫，原位无磷磷化，加热固化等工序。其中，脱脂除油可以采用通用碱液喷淋清洗，加以毛刷辊进行刷洗，时间可以为1～2min，温度可以为50～60℃。酸洗可以采用20％HNO3溶液，温度常温，时间0.5～1min。机械抛光可采用砂光机，砂纸采用1200#砂纸，打磨至光亮，接着采用去离子水进行超声波清洗，挤干优选采用橡胶滚筒进行，随后迅速进行表面吹扫烘干，烘干温度60～80℃，然后进行原位无磷化处理，处理液采用上述耐蚀液。在实际应用过程中，优选在基材烘干后立即进行原位无磷磷化工艺，涂布液涂布在热基板上，能有效的促进无磷磷化过渡层的形成，进而进一步提高涂层的附着力。优选采用滚涂工艺进行涂装，厚度控制30～80微米，最后进行加热固化，固化温度80～120℃。通过上述工艺，可获取附着力优异，耐腐蚀性能优良的铝合金材料。比如6系铝合金通常用于对抗腐蚀性要求较高的场所，进一步改善耐腐蚀性，对扩展其应用领域具有重要意义。
以下通过详细实施例对本发明进行说明，其中，基板为6061铝合金板。
实施例1
按以下质量百分比配制原位无磷磷化液：硅烷偶联剂12份，其中KH550：KH570＝9：3，酚醛树脂4份，酚醛调和漆50份，氟锆酸钾4份，硼酸0.3份，酒石酸0.3份，乙醇2份，余量为乙酸乙酯；将以上组分高速搅拌混合均匀，待用。
将铝合金板通过55℃的碱液脱脂1min，接着进行两道清水水洗，然后用20％HNO3溶液进行酸洗，酸洗处理时间0.5min，酸洗后采用去离子水进行表面清洗，再进入抛光工序，抛光采用1200#砂纸抛光，打磨至光亮，接着进行表面清洗，采用橡胶滚筒挤干铝合金板表面的水膜，再采用80℃热风吹干，迅速进入滚涂涂布原位无磷磷化液，最后进入烘道进行固化得到产品。产品通过划格法来判定其附着力，通过中性盐雾试验来判定其耐腐蚀性能，通过以上实施例制备的样品，划格法等级为0级，400h中性盐雾试验后，划痕不扩散。
实施例2
按以下质量百分比配制原位无磷磷化液：硅烷偶联剂10份，其中KH550：KH570＝6：1，丙烯酸树脂3份，酚醛调和漆50份，氟锆酸钾3份，硼酸0.3份，柠檬酸0.3份，乙醇2份，余量为乙酸乙酯；将以上组分高速搅拌混合均匀，待用。
将铝合金板通过55℃的碱液脱脂1min，接着进行两道清水水洗，然后用20％HNO3溶液进行酸洗，酸洗处理时间0.5min，酸洗后采用去离子水进行表面清洗，再进入抛光工序，抛光采用1200#砂纸抛光，打磨至光亮，接着进行表面清洗，采用橡胶滚筒挤干铝合金板表面的水膜，再采用80℃热风吹干，迅速进入滚涂涂布原位无磷磷化液，最后进入烘道进行固化得到产品。产品通过划格法来判定其附着力，通过中性盐雾试验来判定其耐腐蚀性能，通过以上实施例制备的样品，划格法等级为0级，400h中性盐雾试验后，划痕不扩散。
实施例3
按以下质量百分比配制原位无磷磷化液：硅烷偶联剂15份，其中KH550：KH570＝10：5，环氧树脂5份，氟碳漆40份，氟钛酸钾5份，硼酸0.5份，酒石酸0.5份，乙醇2份，余量为乙酸乙酯；将以上组分高速搅拌混合均匀，待用。
将铝合金板通过60℃的碱液脱脂1min，接着进行两道清水水洗，然后用20％HNO3溶液进行酸洗，酸洗处理时间1min，酸洗后采用去离子水进行表面清洗，再进入抛光工序，抛光采用1200#砂纸抛光，打磨至光亮，接着进行表面清洗，采用橡胶滚筒挤干铝合金板表面的水膜，再采用70℃热风吹干，迅速进入滚涂涂布原位无磷磷化液，最后进入烘道进行固化得到产品。产品通过划格法来判定其附着力，通过中性盐雾试验来判定其耐腐蚀性能，通过以上实施例制备的样品，划格法等级为0级，400h中性盐雾试验后，划痕不扩散。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种耐腐蚀铝合金材料，其特征在于，包括铝合金基材和附着在铝合金基材表面的耐腐蚀层；所述耐腐蚀层采用耐蚀液制得，包括以下按重量份计的原料：
辅助成膜剂10～15份，树脂2～5份，有机涂料30～50份，成膜剂3～5份，缓冲剂0.25～0.5份，络合剂0.25～0.5份，稳定剂1～3份，余量为有机溶剂；所述辅助成膜剂为硅烷偶联剂。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀铝合金材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂采用KH550和KH570按质量比为3：0.5～1.5复配。
3.根据权利要求1所述的耐腐蚀铝合金材料，其特征在于，所述树脂采用环氧树脂、丙烯酸树脂或酚醛树脂。
4.根据权利要求1所述的耐腐蚀铝合金材料，其特征在于，所述成膜剂为氟锆酸钾、氟锆酸钠、氟钛酸钠、氟钛酸钾中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的耐腐蚀铝合金材料，其特征在于，所述有机涂料为醇酸调和漆、酚醛调和漆、聚氨酯调和漆或氟碳漆。
6.根据权利要求1所述的耐腐蚀铝合金材料，其特征在于，所述络合剂为柠檬酸和/或酒石酸。
7.根据权利要求1所述的耐腐蚀铝合金材料，其特征在于，所述缓冲剂为硼酸。
8.根据权利要求1-7任一项所述的耐腐蚀铝合金材料，其特征在于，所述铝合金基材为6系铝合金板。
9.一种耐腐蚀铝合金材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
将铝合金基材依次进行脱脂、酸洗、机械抛光、超声波清洗、挤干、热风吹扫、原位无磷磷化和加热固化工序；所述原位无磷磷化工序采用权利要求1-7任一项所述的耐蚀液作为处理液。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，采用橡胶滚筒进行挤干，随后迅速进行热风吹扫烘干，烘干温度60～80℃。
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