技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種用于鑄造鋁合金表面制備復(fù)合涂層的涂料及使用方法，屬于鋁合金表面處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
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鋁是地殼中含量最多的金屬元素，占地殼總重量的7.45％。鋁及其合金是目前使用量最多的有色金屬之一，跟同樣廣泛使用的鋼鐵相比，鋁的密度較小，只有鑄鐵的1/3，比強(qiáng)度高，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性?xún)?yōu)良，無(wú)低溫脆性，易加工，塑性和成型性好。目前，鋁及鋁合金材料已廣泛應(yīng)用于建筑、航空航天、機(jī)械、汽車(chē)、航海、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域。

在自然條件下，鋁表面會(huì)生成一層致密的氧化物薄膜，保護(hù)基體不被腐蝕。鋁合金與純鋁相同，在自然條件下表面存在0.01μm～0.05μm厚的al2o3·nh2o薄膜，它能夠阻礙鋁表面的活性分子和周?chē)橘|(zhì)的接觸，起到保護(hù)金屬的作用，使鋁及其合金材料在中性和無(wú)電解質(zhì)的環(huán)境中具有較好的耐蝕性。因此，長(zhǎng)期以來(lái)，絕大多數(shù)鋁合金工件都是不經(jīng)任何表面處理而直接使用的。但是，由于鋁合金表面的天然氧化膜厚度較薄，防護(hù)能力十分有限，且鋁的電極電位較負(fù)，因此在日常生活和工作生產(chǎn)中經(jīng)?？梢钥吹接捎阡X合金的腐蝕影響設(shè)備使用壽命的例子。

為了提升鋁合金產(chǎn)品的使用壽命，一般會(huì)對(duì)它們做一定的表面處理。目前，針對(duì)鋁合金表面處理的方法主要有電化學(xué)、化學(xué)、熱噴涂、離子束處理和激光表面強(qiáng)化等。但這些工藝應(yīng)用于形狀不規(guī)則的鋁合金鑄件時(shí)，通常難以在鑄件表面形成均勻連續(xù)的涂層。

本發(fā)明采用涂料預(yù)涂，結(jié)合高溫水蒸汽處理的工藝，在鋁合金鑄件表面制備復(fù)合無(wú)機(jī)涂層。與現(xiàn)有陽(yáng)極氧化、化學(xué)鍍、電鍍、熱噴涂等方法相比，具備所需設(shè)備少、制備工序簡(jiǎn)單、制備周期短、制備溫度較低、不會(huì)造成高能耗、高成本的特點(diǎn)，且通過(guò)預(yù)浸涂與蒸汽處理結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)了鑄鋁與反應(yīng)介質(zhì)的充分反應(yīng)，確保鑄鋁涂層的均勻性，連續(xù)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的是提供一種用于鑄造鋁合金表面制備復(fù)合涂層的涂料，該涂料與基體具有一定的反應(yīng)能力，有利于實(shí)現(xiàn)涂層與基體的化學(xué)結(jié)合；

本發(fā)明的另一目的是提供一種用于鑄造鋁合金表面制備復(fù)合涂層的涂料使用方法，本方法利用粘結(jié)性較高具備一定反應(yīng)能力的al(h2po4)3和反應(yīng)活性較高的mg(h2po4)2組合，在鋁合金表面形成復(fù)合涂層，可提高合金的表面耐腐蝕性能和抗磨損性能。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種用于鑄造鋁合金表面制備復(fù)合涂層的涂料，該涂料由涂料a和涂料b組成，其中涂料a按重量份包括10～50份al(h2po4)3和20～60份純水；涂料b按重量份包括10～70份mg(h2po4)2、30～80份純水和與mg(h2po4)2全部化學(xué)反應(yīng)所需量1.1～1.3倍的al2o3粉末。

其中：

所述的涂料a和涂料b的優(yōu)選配比按重量份為：

①涂料a：10～20份al(h2po4)3和20～30份純水；

②涂料b：60～70份的mg(h2po4)2、70～80份純水和與mg(h2po4)2全部化學(xué)反應(yīng)所需量1.18～1.22倍的al2o3粉末。

所述的涂料a和涂料b的另一種優(yōu)選配比按重量份為：

①涂料a：45～50份al(h2po4)3和55～60份純水；

②涂料b：10～15份的mg(h2po4)2、40～45份純水和與mg(h2po4)2全部化學(xué)反應(yīng)所需量1.18～1.22倍的al2o3粉末。

所述的al2o3粉末粒度小于500目。

本發(fā)明還提供了一種用于鑄造鋁合金表面制備復(fù)合涂層的涂料使用方法，包括以下步驟：

1)配制涂料a和涂料b：

①按比例稱(chēng)取al(h2po4)3和純水，混合攪拌均勻得到涂料a；

②按比例稱(chēng)取mg(h2po4)2、純水和al2o3粉末，混合攪拌均勻得到涂料b；

2)鑄造鋁合金樣品預(yù)處理：將鑄造鋁合金樣品放置于堿性溶液中堿洗，之后用純水清洗，最后自然干燥后備用；

3)涂層制備：在步驟2)干燥后的鑄造鋁合金表面涂覆涂料a，陰干后涂覆涂料b，之后置于水蒸汽環(huán)境中，得到表面具有復(fù)合涂層的鑄造鋁合金。

其中：

步驟2)所述的堿性溶液為naoh溶液或naoh與naco3的混合溶液，且所述的naoh溶液的濃度為10～12wt％，所述的混合溶液中naoh的濃度為5～6wt％，naco3的濃度為5～6wt％；所述的堿洗的時(shí)長(zhǎng)為5～6min；所述的用純水清洗的時(shí)長(zhǎng)為1～2min。

步驟3)所述的在干燥后的鋁合金表面涂覆涂料a，陰干后涂覆涂料b的過(guò)程是將干燥后的鑄造鋁合金浸漬在涂料a中2～3min，之后取出陰干至鑄造鋁合金表面形成一層干燥的膜，然后再浸漬于涂料b中30～45s。

步驟3)所述的置于水蒸汽環(huán)境中的時(shí)長(zhǎng)為20～90min，其中水蒸汽環(huán)境的溫度為120～180℃。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì)：

1)本發(fā)明的涂料與基體具有一定的反應(yīng)能力，有利于實(shí)現(xiàn)涂層與基體的化學(xué)結(jié)合；

2)本發(fā)明利用粘結(jié)性較高具備一定反應(yīng)能力的al(h2po4)3和反應(yīng)活性較高的mg(h2po4)2組合，在鑄造鋁合金表面形成復(fù)合涂層，可提高鑄造鋁合金的表面耐腐蝕性能和抗磨損性能；

3)本發(fā)明通過(guò)預(yù)浸涂與蒸汽處理結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)了鑄鋁與反應(yīng)介質(zhì)的充分反應(yīng)，確保鑄造鋁合金表面涂層的均勻性、連續(xù)性；

4)該方法具有制備工序少、制造周期短、成本低廉、適合規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)；該技術(shù)處理溫度低于通常鑄造鋁合金時(shí)效熱處理溫度，可作為最終處理工藝應(yīng)用于產(chǎn)品生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例2得到的表面具有復(fù)合涂層的鑄造鋁合金的金相圖片。

具體實(shí)施方式：

根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。而本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的具體試驗(yàn)結(jié)果僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書(shū)中所描述的本發(fā)明。

實(shí)施例1：

(1)按比例稱(chēng)取10份al(h2po4)3，20份純水混合攪拌均勻配成涂料a；

(2)按比例稱(chēng)取70份mg(h2po4)2、80份純水和按與mg(h2po4)2全部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所需量1.1倍的al2o3粉末，混合攪拌均勻配成涂料b；

(3)將鋁合金樣品放置于12wt％的naoh溶液中堿洗6min，然后用純水清洗2min，自然干燥；

(4)將干燥后的鑄造鋁合金浸漬在涂料a中3min，之后取出陰干至鑄造鋁合金表面形成一層干燥的膜，然后再浸漬于涂料b中45s；

(5)表面涂料不產(chǎn)生明顯流動(dòng)后，將樣品在120℃的水蒸汽環(huán)境中處理90min，在鑄造鋁合金表面形成復(fù)合涂層。

實(shí)施例2：

(1)按比例稱(chēng)取50份al(h2po4)3，60份純水混合攪拌均勻配成涂料a；

(2)按比例稱(chēng)取10份mg(h2po4)2、30份純水和與mg(h2po4)2全部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所需量1.2倍的al2o3粉末，混合攪拌均勻配成涂料b；

(3)將鋁合金樣品放置于naoh與naco3的混合溶液中堿洗6min，然后用純水清洗2min，自然干燥，其中混合溶液中naoh的濃度為6wt％，naco3的濃度為6wt％；

(4)將干燥后的鑄造鋁合金浸漬在涂料a中3min，之后取出陰干至鑄造鋁合金表面形成一層干燥的膜，然后再浸漬于涂料b中35s；

(5)表面涂料不產(chǎn)生明顯流動(dòng)后，將樣品在180℃的水蒸汽環(huán)境中處理20min，在鑄造鋁合金表面形成復(fù)合涂層。

實(shí)施例3：

(1)按比例稱(chēng)取20份al(h2po4)3，50份純水混合攪拌均勻配成涂料a；

(2)按比例稱(chēng)取20份mg(h2po4)2、50份純水和與mg(h2po4)2全部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所需量1.2倍的al2o3，混合攪拌均勻配成涂料b；

(3)將鋁合金樣品放置于10wt％的naoh溶液中堿洗5min，然后用純水清洗1min，自然干燥；

(4將干燥后的鑄造鋁合金浸漬在涂料a中2.5min，之后取出陰干至鑄造鋁合金表面形成一層干燥的膜，然后再浸漬于涂料b中30s；

(5)表面涂料不產(chǎn)生明顯流動(dòng)后，將樣品在150℃的水蒸汽環(huán)境中處理75min，在鑄造鋁合金表面形成復(fù)合涂層。

實(shí)施例4

(1)按比例稱(chēng)取40份al(h2po4)3，60份純水混合攪拌均勻配成涂料a；

(2)按比例稱(chēng)取30份mg(h2po4)2、70份純水和與mg(h2po4)2全部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所需量1.3倍的al2o3粉末，混合攪拌均勻配成涂料b；

(3)將鋁合金樣品放置于11wt％的naoh溶液中堿洗6min，然后用純水清洗1min，自然干燥；

(4)將干燥后的鑄造鋁合金浸漬在涂料a中2.5min，之后取出陰干至鑄造鋁合金表面形成一層干燥的膜，然后再浸漬于涂料b中40s；

(5)表面涂料不產(chǎn)生明顯流動(dòng)后，將樣品在170℃的水蒸汽環(huán)境中處理50min，在鑄造鋁合金表面形成復(fù)合涂層。

實(shí)施例5

(1)按比例稱(chēng)取35份al(h2po4)3，45份純水混合攪拌均勻配成涂料a；

(2)按比例稱(chēng)取50份mg(h2po4)2、60份純水和與mg(h2po4)2全部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所需量1.2倍的al2o3粉末，混合攪拌均勻配成涂料b；

(3)將鋁合金樣品放置于naoh與naco3的混合溶液中堿洗6min，然后用純水清洗1min，自然干燥，其中混合溶液中naoh的濃度為5wt％，naco3的濃度為5wt％；

(4)將干燥后的鑄造鋁合金浸漬在涂料a中3min，之后取出陰干至鑄造鋁合金表面形成一層干燥的膜，然后再浸漬于涂料b中40s；

(5)表面涂料不產(chǎn)生明顯流動(dòng)后，將樣品在135℃的水蒸汽環(huán)境中處理40min，在鑄造鋁合金表面形成復(fù)合涂層。