[發明專利]一種用于鋁合金表面制備鋁磷酸鹽涂層的涂料及使用方法

在審

• 申請號: 201710344603.7
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107164749A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 董寅生;孫善云;劉新來;任彥軍;郭超;黃志海
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C23C22/05
• 分類號: C23C22/05;C23C22/73
• 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

技術領域：

本發明涉及一種用于鋁合金表面制備鋁磷酸鹽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：

鋁是雙性金屬，常溫下，化學性質非常活潑，能夠和氧反應生成一層致密的氧化膜，這層薄膜可以有效地阻止氧氣和基體接觸，從而阻止基體進一步氧化。但是，由于鋁的電化學電位較負，在酸、堿、鹽及含有水蒸氣的潮濕氣氛中，很容易在介質的參與下發生電化學腐蝕，這對于鋁合金的正常使用是不利的。

在汽車工業中，因為鋁密度小，能大幅度減重，進而降低能耗，所以需要對占車重比例大的車身、發動機、傳動系統等零部件運用鋁合金予以替代。其次，因為鋁本身導熱性能較好，運用在汽車的關鍵部位，能將這些部位產生的大量熱量及時地釋放，在較高強度散熱的基礎之上，有利于維持零部件長久穩定地運行，再從成本角度考慮，鋁及鋁合金價格便宜，適合規模化使用，且鋁合金的鑄造和加工性能極佳，使用方便，基于以上性能，近年來鋁合金的使用得到了迅猛的發展。

鋁及鋁合金表面的自生氧化膜雖然致密，但仍然有孔洞存在，所以當介質分子非常小的時候，就很容易通過孔隙，進入基體，這就是產生腐蝕的原因，故需要對鋁合金進行表面改性處理。

水蒸汽處理的溫度一般在100℃以上，在此條件下利用水蒸汽形成的壓力環境，促進鑄造鋁合金表面涂層分子與基體的反應結合，從而實現在樣品表面制備特殊性能的涂層。與現有陽極氧化、化學鍍、電鍍、熱噴涂等方法相比，水蒸汽處理具有所需設備少、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，以及與基體良好的結合性能。

發明內容：

技術問題：本發明的目的是提供一種用于鋁合金表面制備鋁磷酸鹽涂層的涂料，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鋁合金表面制備鋁磷酸鹽涂層的涂料的使用方法，該方法通過結合水蒸汽處理，所制成適用于鋁合金的涂層，明顯提高鋁合金的耐腐蝕性能和耐磨性能。

技術方案：本發明提供了一種用于鋁合金表面制備鋁磷酸鹽涂層的涂料，該涂料按重量份包括10～70份的Al(H₂PO₄)₃、30～80份的純水和與Al(H₂PO₄)₃全部化學反應所需量1.1～1.3倍的Al₂O₃粉末。

其中：

所述涂料的優選配比按重量份為60～70份Al(H₂PO₄)₃、40～50份純水和與Al(H₂PO₄)₃全部化學反應所需量1.18～1.22倍的Al₂O₃粉末。

所述涂料的另一種優選配比按重量份為10～20份Al(H₂PO₄)₃、70～80份純水和與Al(H₂PO₄)₃全部化學反應所需量1.18～1.22倍的Al₂O₃粉末。

所述的Al₂O₃粉末粒度小于500目。

本發明還提供了一種用于鋁合金表面制備鋁磷酸鹽涂層的涂料使用方法，該方法包括以下步驟：

1)配制涂料：按比例稱取原料，混合攪拌均勻得到涂料；

2)鑄造鋁合金樣品預處理：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步驟1)配制的涂料，之后置于水蒸汽環境中，得到表面具有鋁磷酸鹽涂層的鋁合金鑄件。

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％；所述的堿洗的時長為5～6min；所述的用純水清洗的時長為1～2min。

步驟3)所述的在干燥后的鋁合金表面涂覆步驟1)配制的涂料，是指將干燥后的鑄造鋁合金置于涂料中浸漬2～3min。