一種適用于海霧環境下的鎂合金防腐涂層及其制備方法技術

一種適用于海霧環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。三種樹脂的質量比為1:1:1，占總成分質量的60-75wt.%，金屬氧化物納米粉末的含量占總成分質量的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。本發明專利技術工藝簡單、成本低廉、耐鹽堿耐潮濕，并具有一定強度和耐磨性，尤其適合于海洋環境中鎂合金表層處理。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種防腐涂料，特別是一種鎂合金防腐涂層及其制備方法。
技術介紹
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，逐漸成為各國關注的重點。國外早在20世紀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。國內從20世紀70年代以后為了適應沿海工業的發展，如石油化工企業、火電、核電站的建立、海洋石油、礦產的開發及海洋運輸等，開始對適用于沿海及海洋工業的各種合金及其耐蝕性進行研究。海洋作業的特點就是空氣中鹽含量高，濕度大。在海霧環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，為保證一些特殊部位的構件的使用效果，金屬的表面需要一定的強度和耐磨性。鎂合金以其輕質、高比強以及良好的減震性而逐漸引起廣泛的關注。鎂的平均比重約1. 80，大概比鋁的比重輕三分之一；該金屬的比強度比硬鋁的高20%，比最好的飛機用鋼高50%。因此鎂在功能材料，甚至結構材料領域，都有廣泛的應用前景。但是，由于鎂電位較低，容易和其他的雜質元素構成原電池，發生點腐蝕。而且，鎂腐蝕后的主要產物氧化鎂形成的膜層非常疏松，不能有效的隔絕外層介質。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行防腐處理。傳統的鎂合金防腐處理方法主要包括化學轉化處理，陽極氧化，金屬涂層和激光處理。但這些傳統的防腐處理有一些不足之處化學轉化膜質地較薄、而且軟，防護能力弱，強度不夠；陽極氧化膜的脆性較大、多孔，在復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致點蝕發生的重要原因；金屬涂層的結合力低，點腐蝕趨勢嚴重；激光處理時易發生氧化、蒸發和產生汽化、氣孔以及熱應力。由此看來，單一方法很難制備出結合性能好，強度高，耐鹽堿耐潮濕且均勻致密的抗腐蝕涂層。因此，將傳統的技術結合，開發出耐鹽堿耐潮濕性能好、具 有一定耐磨性和強度的鎂合金防腐涂層十分必要。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種工藝簡單、成本低廉、耐鹽堿耐潮濕、并具有一定強度和耐磨性的適用于海霧環境下的鎂合金防腐涂層及其制備方法。本專利技術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度和耐磨耐蝕性的鋁或鋅的氧化物粉末形成高分子-金屬復合耐海霧防腐涂層，制備出致密的耐鹽堿耐潮濕、具有一定強度和耐磨性的防腐涂層。本專利技術的技術方案如下本專利技術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，三者的質量比為1:1:1，質量和占總質量的60-75 Wt. %，以提高涂層的耐蝕性能和結合力；金屬氧化物包括納米級氧化鋁或氧化鋅顆粒，其含量占總質量的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，繼續用電磁攪拌儀攪拌120分鐘，確保混合均勻。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境中對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境中對上述鎂合金表面清洗10分鐘，取出后用乙醇清洗4分鐘，最后用熱風對上述鎂合金表面進行干燥處理以備用。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，經過500W的高能氦燈照射30-120分鐘，使溶劑分解揮發，待涂層冷卻后，即可形成致密的防腐涂層。本專利技術與現有技術相比具有如下優點1、工藝簡單，成本低廉；2、通過調節金屬氧化物粉末來調節涂層的強度，可滿足不同的構件的使用需要；3、采用耐鹽堿耐潮濕的高分子樹脂材料，防止在海霧環境下涂層發生損毀或與基體分離，保持涂層防護的持久性；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、根據實際使用情況，很容易對涂層進行修復，連續使用。附圖說明`圖1是本專利技術實施例1的AM60合金表面防腐涂層在沿海裸露環境中放置I年的宏觀形貌圖。圖2是本專利技術實施例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環境中的腐蝕速率的對比圖。具體實施例方式實施例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境中對要涂覆的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境中對上述鎂合金表面清洗10分鐘，取出后用乙醇清洗4分鐘，最后用熱風對上述鎂合金表面進行干燥處理以備用。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，經過500W的高能氦燈照射30分鐘，使溶劑分解揮發，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，在沿海裸露環境中放置I年后，涂層外觀依然完好，沒有發生腐蝕，說明本涂層具有良好的耐潮濕、耐鹽堿性能。實施例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境中對要涂覆的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境中對上述鎂合金表面清洗10分鐘，取出后用乙醇清洗4分鐘，最后用熱風對上述鎂合金表面進行干燥處理以備用。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，經過500W的高能氦燈照射120分鐘，使溶劑分解揮發，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、未經處理的AZ60鎂合金放在3.5wt. % NaCl環境中，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， 涂層保護效果很好。實施例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納米級氧化鋅粉末，繼續用電磁攪拌儀攪拌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境中對要涂覆的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境中對上述鎂合金表面清洗10分鐘，取出后用乙醇清洗4分鐘，最后用熱風對上述鎂合金表面進行干燥處理以備用。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，經過500W的高能氦燈照射8本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種適用于海霧環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，三者的質量比為1:1:1，質量和占總質量的60?75?wt.%；金屬氧化物包括納米級氧化鋁或氧化鋅顆粒，其含量占總質量的5?10?wt.%；余量為丙三醇溶劑。

【技術特征摘要】
1.一種適用于海霧環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，三者的質量比為1:1:1，質量和占總質量的60-75 Wt. %;金屬氧化物包括納米級氧化鋁或氧化鋅顆粒，其含量占總質量的5-10 wt. % ;余量為丙三醇溶劑。2.上述權利要求1所述的一種適用于海霧環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，用電磁攪拌儀對上述混合物攪拌30分鐘,使高...

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭秋明，李雪君，劉漢峰，李慧，
申請(專利權)人：燕山大學，
類型：發明
國別省市：