專利名稱：一種適用于海霧環(huán)境下的鎂合金防腐涂層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防腐涂料，特別是一種鎂合金防腐涂層及其制備方法。
背景技術(shù)：
地球上超過70%的面積為海洋占有，所以充分利用廣闊的海洋資源，逐漸成為各國(guó)關(guān)注的重點(diǎn)。國(guó)外早在20世紀(jì)30、40年代就開始研究合金鑄鐵、低碳鋼、不銹鋼及各種鋁合金、鋁鋅合金在海洋中的腐蝕行為。國(guó)內(nèi)從20世紀(jì)70年代以后為了適應(yīng)沿海工業(yè)的發(fā)展，如石油化工企業(yè)、火電、核電站的建立、海洋石油、礦產(chǎn)的開發(fā)及海洋運(yùn)輸?shù)?，開始對(duì)適用于沿海及海洋工業(yè)的各種合金及其耐蝕性進(jìn)行研究。海洋作業(yè)的特點(diǎn)就是空氣中鹽含量高，濕度大。在海霧環(huán)境中使用的材料需要有極好的耐鹽堿耐潮濕腐蝕的性能。同時(shí)，為保證一些特殊部位的構(gòu)件的使用效果，金屬的表面需要一定的強(qiáng)度和耐磨性。鎂合金以其輕質(zhì)、高比強(qiáng)以及良好的減震性而逐漸引起廣泛的關(guān)注。鎂的平均比重約1. 80，大概比鋁的比重輕三分之一；該金屬的比強(qiáng)度比硬鋁的高20%，比最好的飛機(jī)用鋼高50%。因此鎂在功能材料，甚至結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域，都有廣泛的應(yīng)用前景。但是，由于鎂電位較低，容易和其他的雜質(zhì)元素構(gòu)成原電池，發(fā)生點(diǎn)腐蝕。而且，鎂腐蝕后的主要產(chǎn)物氧化鎂形成的膜層非常疏松，不能有效的隔絕外層介質(zhì)。因此，在使用中為了提高鎂合金的耐蝕性，通常鎂合金都需要進(jìn)行防腐處理。傳統(tǒng)的鎂合金防腐處理方法主要包括化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，陽(yáng)極氧化，金屬涂層和激光處理。但這些傳統(tǒng)的防腐處理有一些不足之處化學(xué)轉(zhuǎn)化膜質(zhì)地較薄、而且軟，防護(hù)能力弱，強(qiáng)度不夠；陽(yáng)極氧化膜的脆性較大、多孔，在復(fù)雜工件上難以得到均勻的氧化膜層，而氧化膜的不均勻性是導(dǎo)致點(diǎn)蝕發(fā)生的重要原因；金屬涂層的結(jié)合力低，點(diǎn)腐蝕趨勢(shì)嚴(yán)重；激光處理時(shí)易發(fā)生氧化、蒸發(fā)和產(chǎn)生汽化、氣孔以及熱應(yīng)力。由此看來，單一方法很難制備出結(jié)合性能好，強(qiáng)度高，耐鹽堿耐潮濕且均勻致密的抗腐蝕涂層。因此，將傳統(tǒng)的技術(shù)結(jié)合，開發(fā)出耐鹽堿耐潮濕性能好、具 有一定耐磨性和強(qiáng)度的鎂合金防腐涂層十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、耐鹽堿耐潮濕、并具有一定強(qiáng)度和耐磨性的適用于海霧環(huán)境下的鎂合金防腐涂層及其制備方法。本發(fā)明主要是采用粘合性能好，耐鹽堿耐潮濕性能好的高分子樹脂材料作為基體，通過添加具有一定強(qiáng)度和耐磨耐蝕性的鋁或鋅的氧化物粉末形成高分子-金屬?gòu)?fù)合耐海霧防腐涂層，制備出致密的耐鹽堿耐潮濕、具有一定強(qiáng)度和耐磨性的防腐涂層。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
本發(fā)明的鎂合金防腐涂層的主要成分為耐蝕高分子樹脂材料和金屬氧化物粉末，其中高分子樹脂包括聚亞安酯，三聚氰胺甲醛和脲甲醛，三者的質(zhì)量比為1:1:1，質(zhì)量和占總質(zhì)量的60-75 Wt. %，以提高涂層的耐蝕性能和結(jié)合力；金屬氧化物包括納米級(jí)氧化鋁或氧化鋅顆粒，其含量占總質(zhì)量的5-10 wt. % ;余量為丙三醇溶劑。
上述鎂合金涂層的制備方法1、將聚亞安酯、三聚氰胺甲醛和脲甲醛混合后，將上述混合物溶于丙三醇溶劑，用電磁攪拌儀對(duì)上述混合物攪拌30分鐘，使高分子材料在溶劑中混合均勻。然后放入氧化鋁或氧化鋅粉末，繼續(xù)用電磁攪拌儀攪拌120分鐘，確?；旌暇鶆?。2、配制pH為3的磷酸銨酸溶液和pH為9的氫氧化鈉堿溶液，先用磷酸銨酸溶液在超聲波環(huán)境中對(duì)要涂覆的鎂合金表面清洗10分鐘，取出后用乙醇清洗2分鐘；再用氫氧化鈉堿溶液在超聲波環(huán)境中對(duì)上述鎂合金表面清洗10分鐘，取出后用乙醇清洗4分鐘，最后用熱風(fēng)對(duì)上述鎂合金表面進(jìn)行干燥處理以備用。3、將上述制備好的涂層材料分三次均勻地涂覆在上述鎂合金表面，每次涂覆后，經(jīng)過500W的高能氦燈照射30-120分鐘，使溶劑分解揮發(fā)，待涂層冷卻后，即可形成致密的防腐涂層。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、工藝簡(jiǎn)單，成本低廉；
2、通過調(diào)節(jié)金屬氧化物粉末來調(diào)節(jié)涂層的強(qiáng)度，可滿足不同的構(gòu)件的使用需要；
3、采用耐鹽堿耐潮濕的高分子樹脂材料，防止在海霧環(huán)境下涂層發(fā)生損毀或與基體分離，保持涂層防護(hù)的持久性；
4、由于主要基體是高分子，可以有效阻止表層金屬和基體之間的原電池腐蝕；
5、根據(jù)實(shí)際使用情況，很容易對(duì)涂層進(jìn)行修復(fù)，連續(xù)使用。


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圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的AM60合金表面防腐涂層在沿海裸露環(huán)境中放置I年的宏觀形貌圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例2涂覆有防腐涂層的AZ60合金與沒有涂層的AZ60鎂合金和純鎂在3. 5wt. % NaCl環(huán)境中的腐蝕速率的對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
取聚亞安酯250g、三聚氰胺甲醛250g、脲甲醛250g，將它們混合后，溶于200ml丙三醇溶劑中，用電磁攪拌儀對(duì)上述混合物攪拌30分鐘，使高分子材料在溶劑中混合均勻。然后放入50g氧化鋁粉末，繼續(xù)用電磁攪拌儀攪拌120分鐘，確保混合均勻。配制pH為3的磷酸銨酸溶液和pH為9的氫氧化鈉堿溶液，先用磷酸銨酸溶液在超聲波環(huán)境中對(duì)要涂覆的AM60鎂合金表面清洗10分鐘，取出后用乙醇清洗2分鐘；再用氫氧化鈉堿溶液在超聲波環(huán)境中對(duì)上述鎂合金表面清洗10分鐘，取出后用乙醇清洗4分鐘，最后用熱風(fēng)對(duì)上述鎂合金表面進(jìn)行干燥處理以備用。將上述制備好的涂層材料分三次均勻地涂覆在上述清洗好的鎂合金表面，每次涂覆后，經(jīng)過500W的高能氦燈照射30分鐘，使溶劑分解揮發(fā)，待涂層冷卻后，即可形成致密的防腐涂層。如圖1所示，涂覆在AM60鎂合金表面的防腐涂層表面光滑，分散十分均勻，在沿海裸露環(huán)境中放置I年后，涂層外觀依然完好，沒有發(fā)生腐蝕，說明本涂層具有良好的耐潮濕、耐鹽堿性能。
實(shí)施例2
取聚亞安酯200g、三聚氰胺甲醛200g、脲甲醛200g，將它們混合后，溶于300ml丙三醇溶劑中，用電磁攪拌儀對(duì)上述混合物攪拌30分鐘，使高分子材料在溶劑中混合均勻。然后放入IOOg氧化鋁粉末，繼續(xù)用電磁攪拌儀攪拌120分鐘，確?；旌暇鶆颉Ｅ渲苝H為3的磷酸銨酸溶液和pH為9的氫氧化鈉堿溶液，先用磷酸銨酸溶液在超聲波環(huán)境中對(duì)要涂覆的AM60鎂合金表面清洗10分鐘，取出后用乙醇清洗2分鐘；再用氫氧化鈉堿溶液在超聲波環(huán)境中對(duì)上述鎂合金表面清洗10分鐘，取出后用乙醇清洗4分鐘，最后用熱風(fēng)對(duì)上述鎂合金表面進(jìn)行干燥處理以備用。將上述制備好的涂層材料分三次均勻地涂覆在上述清洗好的鎂合金表面，每次涂覆后，經(jīng)過500W的高能氦燈照射120分鐘，使溶劑分解揮發(fā)，待涂層冷卻后，即可形成致密的防腐涂層。如圖2所示，將具有防腐涂層的AZ60鎂合金、純鎂、未經(jīng)處理的AZ60鎂合金放在
3.5wt. % NaCl環(huán)境中，可以看出，具有防腐涂層的AZ60鎂合金的腐蝕速率相比純Mg和基體鎂合金來說，有很大程度的降低， 涂層保護(hù)效果很好。實(shí)施例3
取聚亞安酯233g、三聚氰胺甲醛233g、脲甲醛233g，將它們混合后，溶于230ml丙三醇溶劑中，用電磁攪拌儀對(duì)上述混合溶劑攪拌30分鐘，使高分子在溶劑中混合均勻。然后放入71g納米級(jí)氧化鋅粉末，繼續(xù)用電磁攪拌儀攪拌120分鐘，確保混合均勻。配制pH為3的磷酸銨酸溶液和pH為9的氫氧化鈉堿溶液，先用磷酸銨酸溶液在超聲波環(huán)境中對(duì)要涂覆的AM60鎂合金表面清洗10分鐘，取出后用乙醇清洗2分鐘；再用氫氧化鈉堿溶液在超聲波環(huán)境中對(duì)上述鎂合金表面清洗10分鐘，取出后用乙醇清洗4分鐘，最后用熱風(fēng)對(duì)上述鎂合金表面進(jìn)行干燥處理以備用。將上述制備好的涂層材料分三次均勻地涂覆在上述清洗好的鎂合金表面，每次涂覆后，經(jīng)過500W的高能氦燈照射80分鐘，使溶劑分解揮發(fā)，待涂層冷卻后，即可形成致密的防腐涂層。
權(quán)利要求
1.一種適用于海霧環(huán)境下的鎂合金防腐涂層，其特征在于主要成分為耐蝕高分子樹脂材料和金屬氧化物粉末，其中高分子樹脂包括聚亞安酯，三聚氰胺甲醛和脲甲醛，三者的質(zhì)量比為1:1:1，質(zhì)量和占總質(zhì)量的60-75 Wt. %;金屬氧化物包括納米級(jí)氧化鋁或氧化鋅顆粒，其含量占總質(zhì)量的5-10 wt. % ;余量為丙三醇溶劑。
2.上述權(quán)利要求1所述的一種適用于海霧環(huán)境下的鎂合金涂層的制備方法，其特征在于 (1)將聚亞安酯、三聚氰胺甲醛和脲甲醛混合后，將上述混合物溶于丙三醇溶劑，用電磁攪拌儀對(duì)上述混合物攪拌30分鐘,使高分子材料在溶劑中混合均勻； 然后放入氧化鋁或氧化鋅粉末，繼續(xù)用電磁攪拌儀攪拌120分鐘，確?；旌暇鶆颍? (2)配制pH為3的磷酸銨酸溶液和pH為9的氫氧化鈉堿溶液，先用磷酸銨酸溶液在超聲波環(huán)境中對(duì)要涂覆的鎂合金表面清洗10分鐘，取出后用乙醇清洗2分鐘；再用氫氧化鈉堿溶液在超聲波環(huán)境中對(duì)上述鎂合金表面清洗10分鐘，取出后用乙醇清洗4分鐘，最后用熱風(fēng)對(duì)上述鎂合金表面進(jìn)行干燥處理以備用； (3)將上述制備好的涂層材料分三次均勻地涂覆在上述鎂合金表面，每次涂覆后，經(jīng)過500W的高能氦燈照射30-120分鐘。
全文摘要
一種適用于海霧環(huán)境下的鎂合金防腐涂層及其制備方法，防腐涂層的成分為耐蝕高分子樹脂材料和金屬氧化物納米粉末，其中樹脂材料包括聚亞安酯,三聚氰胺甲醛和脲甲醛；金屬氧化物粉末包括氧化鋁或氧化鋅。三種樹脂的質(zhì)量比為1:1:1，占總成分質(zhì)量的60-75wt.%，金屬氧化物納米粉末的含量占總成分質(zhì)量的5-10wt.%，其余為丙三醇溶劑。其制備方法是將高分子樹脂材料與金屬氧化物納米粉末混合于丙三醇中，將涂層材料分三次噴涂于鎂合金表面，經(jīng)過500W的高能氦燈照射30-120分鐘，固化后即形成致密的防腐涂層。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、耐鹽堿耐潮濕，并具有一定強(qiáng)度和耐磨性，尤其適合于海洋環(huán)境中鎂合金表層處理。
文檔編號(hào)C09D175/04GK103044998SQ20121051404
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者彭秋明, 李雪君, 劉漢峰, 李慧 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)