[發明專利]一種用于鑄造鋁合金表面制備復合涂層的涂料及使用方法

有效

• 申請號: 201710344063.2
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107058992B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 董寅生;孫善云;劉新來;任彥軍;黃志海;郭超
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C23C22/05
• 分類號: C23C22/05
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明提供了一種用于鑄造鋁合金表面制備復合涂層的涂料及使用方法，該涂料由涂料A和涂料B組成，其中涂料A包括Al(H₂PO₄)₃和純水，涂料B包括Mg(H₂PO₄)₂、純水和Al₂O₃粉末；該涂料的使用步驟如下：1)配制涂料A和涂料B：2)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)在干燥后的鑄造鋁合金表面涂覆涂料A，陰干后涂覆涂料B，之后置于水蒸汽環境中，得到表面具有復合涂層的鑄造鋁合金，本發明在鋁合金表面形成復合涂層，提高合金的表面耐腐蝕性能和抗磨損性能；該技術處理溫度低于通常鑄造鋁合金時效熱處理溫度，可作為最終處理工藝應用于產品生產。

技術領域：

本發明涉及一種用于鑄造鋁合金表面制備復合涂層的涂料及使用方法，屬于鋁合金表面處理技術領域。

背景技術：

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，比強度高，導電、導熱性優良，無低溫脆性，易加工，塑性和成型性好。目前，鋁及鋁合金材料已廣泛應用于建筑、航空航天、機械、汽車、航海、醫療等各個領域。

在自然條件下，鋁表面會生成一層致密的氧化物薄膜，保護基體不被腐蝕。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圍介質的接觸，起到保護金屬的作用，使鋁及其合金材料在中性和無電解質的環境中具有較好的耐蝕性。因此，長期以來，絕大多數鋁合金工件都是不經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，防護能力十分有限，且鋁的電極電位較負，因此在日常生活和工作生產中經常可以看到由于鋁合金的腐蝕影響設備使用壽命的例子。

為了提升鋁合金產品的使用壽命，一般會對它們做一定的表面處理。目前，針對鋁合金表面處理的方法主要有電化學、化學、熱噴涂、離子束處理和激光表面強化等。但這些工藝應用于形狀不規則的鋁合金鑄件時，通常難以在鑄件表面形成均勻連續的涂層。

本發明采用涂料預涂，結合高溫水蒸汽處理的工藝，在鋁合金鑄件表面制備復合無機涂層。與現有陽極氧化、化學鍍、電鍍、熱噴涂等方法相比，具備所需設備少、制備工序簡單、制備周期短、制備溫度較低、不會造成高能耗、高成本的特點，且通過預浸涂與蒸汽處理結合的方式實現了鑄鋁與反應介質的充分反應，確保鑄鋁涂層的均勻性，連續性。

發明內容：

技術問題：本發明的目的是提供一種用于鑄造鋁合金表面制備復合涂層的涂料，該涂料與基體具有一定的反應能力，有利于實現涂層與基體的化學結合；

本發明的另一目的是提供一種用于鑄造鋁合金表面制備復合涂層的涂料使用方法，本方法利用粘結性較高具備一定反應能力的Al(H₂PO₄)₃和反應活性較高的Mg(H₂PO₄)₂組合，在鋁合金表面形成復合涂層，可提高合金的表面耐腐蝕性能和抗磨損性能。

技術方案：本發明提供了一種用于鑄造鋁合金表面制備復合涂層的涂料，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全部化學反應所需量1.1～1.3倍的Al₂O₃粉末。

其中：